На головну
Розрахунок згладжує конденсатора в мережевому випрямлячі.
Вхідний випрямляч є невід'ємним елементом більшості перетворювачів, які живляться від змінного напруги. Після діодного моста напруга на конденсаторі буде мати вигляд пилки, верхня точка якої дорівнює амплітудному напрузі мережі (мінус падіння напруги на діодах моста, що несуттєво для пристроїв, що живляться від 220В), а нижня залежить від ємності конденсатора і струму споживання навантаження випрямляча. У цій статті наведено приклад розрахунку ємності згладжує конденсатора випрямляча. Більш повна інформація наведена в статті А.І. Колпакова.
Як приклад, наводиться розрахунок конденсатора для реального перетворювача, розробка якого була доведена до практичного втілення, P вих = 1200Вт (вихідна напруга 60В, струм 20А, ККД близько 90%)
Вихідні дані для розрахунку:
f = 50Гц (частота напруги)
Umin = 260В (мінімальна напруга - задається мінімальне значення пилкоподібної напруги на конденсаторі)
I нагр = 5.13А (струм споживання навантаження випрямляча, якщо відома потужність навантаження, то струм можна обчислити як I = P вх / U хв, в моєму випадку P вх = P вих / ККД, тобто I = (1200 / 0.9) /260=5.13А)
Обчислюється час заряду конденсатора (протягом якого струм споживається від мережі). Так як напруга змінюється за синусоїдальним законом, використовуємо для розрахунку формулу тригонометрії:
Для синусоїди Umax = U вх * 1.41 = 220 * 1.41 = 310 В (амплітудне мережеве напруга), тобто
t (зар) = (arccos (260/310)) / (2 * 3.141 * 50) = 0.00183 c
Обчислюється час розряду конденсатора:
в двопівперіодним випрямлячі T = (1 / f) / 2 = 1/50/2 = 0.01 с (частота мережі в двопівперіодним випрямлячі подвоюється)
Знаходиться ємність конденсатора, на якій за час t (раз) при струмі навантаження I нагр напруга з Umax зменшиться до Umin:
в нашому випадку dt це t (раз), а dU є різниця (Umax - Umin)
C = 5.13 * 0.0082 / (310-260) = 0.00084 Ф = 840 мкФ
Знаходимо піковий зарядний струм:
Ipic = 0.00084 * (310-260) /0.00183 = 23А
Знаходимо середньоквадратичне значення імпульсного струму через конденсатор за формулою:
де I (зар) -среднеквадратічний струм через конденсатор на циклі заряду, а I (разр) - середньоквадратичний струм через конденсатор на циклі розряду.
Вважаємо, що струм заряду конденсатора має трикутну форму, тоді
На інтервалі розряду через конденсатор тече струм навантаження, тому
Отримане Irms використовується при виборі конденсатора (для електролітичних конденсаторів зазвичай вказується допустиме значення імпульсного струму для частоти 100 Гц). Якщо у обраного конденсатора допустиме значення імпульсного струму менше, необхідно набирати конденсатори з меншою ємністю і з'єднувати в паралель виходячи з умови: сумарна ємність не менш розрахованої, а струм, який припадає на кожен з конденсаторів (струм по конденсаторів з однаковою ємністю розділиться рівномірно), що не більше допустимого.
Розбіжність теоретичного розрахунку з практикою.
На закінчення скажу, наскільки а описана теорія розійшлася з практикою, і вирішуйте самі, чи варто застосовувати цю методику.
Сумарна реальна ємність конденсаторів в моєму перетворювачі склала 1020мкФ, при цьому виміряні осциллографом параметри були такі:
Umin дорівнювало приблизно 265-275В (близько до розрахункового)
t (зар) становило близько 3мс (пристойна похибка - з розрахунку 1.8мс, а з огляду на, що ємність вище розрахункової, має бути ще менше)
Ipic склало 21А (близько до розрахункового)