نقاط يجب ملاحظتها عند استخدام المكثفات لتقليل الجهد

“غالبًا ما تستخدم الدوائر من هذا النوع للحصول على مصادر طاقة منخفضة التيار غير معزولة بتكلفة منخفضة. يمكن أن يتراوح جهد الخرج عادة من بضعة فولت إلى ثلاثين فولتًا ، اعتمادًا على زينر المستخدم.

“

1. حدد المكثف المناسب وفقًا للحجم الحالي للحمل وتردد التشغيل لتيار التيار المتردد ، بدلاً من الجهد وقوة الحمل.

2. يجب استخدام المكثفات غير القطبية للمكثفات التي تحد من التيار ، ويجب عدم استخدام المكثفات الإلكتروليتية. ويجب أن يكون جهد تحمل المكثف أعلى من 400 فولت. المكثفات الأكثر مثالية هي المكثفات المغمورة بالزيت ذات العلبة الحديدية.

3. لا يمكن استخدام تنحى المكثف لظروف الطاقة العالية لأنه غير آمن.

4. إن تنحى المكثف غير مناسب لظروف التحميل الديناميكي.

5. بشكل مشابه ، مكثف باك غير مناسب للأحمال السعوية والحثية.

6. عندما يكون العمل DC مطلوبًا ، حاول استخدام تصحيح نصف الموجة. تصحيح الجسر غير مستحسن. ولتلبية شروط الحمل المستمر.

الدائرة الأولى

غالبًا ما تستخدم الدوائر من هذا النوع للحصول على مصادر طاقة منخفضة التيار غير معزولة بتكلفة منخفضة. يمكن أن يتراوح جهد الخرج عادة من بضعة فولت إلى ثلاثين فولتًا ، اعتمادًا على زينر المستخدم. كمية التيار التي يمكن توفيرها تتناسب مع قدرة مكثف الحد الحالي. عند استخدام تصحيح نصف الموجة ، يكون التيار (متوسط ​​القيمة) المتاح لكل مكثف ميكرو فاراد هو: (وحدة النظام الدولي)

I (AV) = 0.44 * V / Zc = 0.44 * 220 * 2 * Pi * f * C.

= 0.44 * 220 * 2 * 3.14 * 50 * ج = 30000 درجة مئوية

= 30000 * 0.000001 = 0.03 أمبير = 30 مللي أمبير

إذا تم استخدام تصحيح الموجة الكاملة ، فيمكن الحصول على التيار المزدوج (متوسط ​​القيمة) على النحو التالي:

I (AV) = 0.89 * V / Zc = 0.89 * 220 * 2 * Pi * f * C

= 0.89 * 220 * 2 * 3.14 * 50 * ج = 60000 درجة مئوية

= 60000 * 0.000001 = 0.06 أمبير = 60 مللي أمبير

بشكل عام ، على الرغم من أن تيار تصحيح الموجة الكاملة في مثل هذه الدوائر أكبر قليلاً ، إلا أن الاستقرار والأمان أسوأ من تلك الموجودة في نوع تصحيح نصف الموجة بسبب الأرض العائمة ، لذلك يتم استخدامها بشكل أقل.

عند استخدام هذه الدائرة ، يجب ملاحظة ما يلي:

1. لا يتم عزله عن 220 فولت تيار متردد عالي الجهد ، يرجى الانتباه للسلامة ومنع الصدمات الكهربائية!

2. يجب توصيل مكثف الحد الحالي بالسلك الحي ، ويجب أن يكون جهد المقاومة كبيرًا بدرجة كافية (أكثر من 400 فولت) ، ويجب إضافة سلسلة من مقاومات مقاومة الصدمات والصمامات ومقاومات التفريغ المتوازية.

3. انتبه إلى استهلاك الطاقة لأنبوب Zener ، ويمنع تمامًا فصل أنبوب Zener.

الدائرة الثانية

أبسط دائرة إمداد طاقة تيار مستمر متدرج للمكثف ودائرتها المكافئة موضحة في الشكل 1. C1 هو مكثف تنحي ، بشكل عام 0.33 ~ 3.3 فائق التوهج. بافتراض أن C1 = 2 فائق التوهج ، فإن مفاعلته السعوية XCL = 1 / (2PI * fC1) = 1592. نظرًا لأن مقاومة أنبوب المعدل لا تزيد عن بضعة أوم ، فإن المقاومة الديناميكية لأنبوب منظم الجهد VS تبلغ حوالي 10 أوم ، ومقاوم الحد الحالي R1 ومقاومة الحمل R L بشكل عام 100 ~ 200 ، ومكثف المرشح هو بشكل عام 100 فهرنهايت ~ 1000 فائق التوهج ، ومفاعلته السعوية عالية جدًا.صغيرة ويمكن تجاهلها. إذا تم استخدام R لتمثيل المقاومة المكافئة لجميع المكونات باستثناء C1 ، فيمكن رسم دائرة مكافئ التيار المتردد للشكل. في الوقت نفسه ، تكون حالة XC1> R مرضية ، لذلك يمكن رسم متجه الجهد. نظرًا لأن R أصغر بكثير من XC1 ، فإن انخفاض الجهد VR على R هو أيضًا أصغر بكثير من انخفاض الجهد على C1 ، لذلك VC1 هو يساوي تقريبًا جهد مصدر الطاقة V ، أي VC1 = V. وفقًا للمبدأ الكهربائي ، يمكن معرفة أن العلاقة بين متوسط ​​قيمة معرف التيار المستمر بعد التصحيح ومتوسط ​​القيمة I لتيار التيار المتردد هي Id = V / XC1. إذا كان C1 في uF ، فسيكون المعرف بالملليامبير. بالنسبة لـ 22 فولت ، 50 هرتز تيار متردد ، المعرف = 0.62C1.

من هذا ، يمكن استخلاص الاستنتاجين التاليين:

(1) عند استخدام محول الطاقة كمصدر طاقة مقوم ، بعد تحديد المعلمات في الدائرة ، يكون جهد الخرج ثابتًا ، ويتغير معرف تيار الخرج مع زيادة أو نقصان الحمل ؛

(2) عند استخدام التنحي للمكثف كدائرة مقوم ، نظرًا لأن المعرف = 0.62C1 ، يمكن ملاحظة أن المعرف يتناسب مع C1 ، أي بعد تحديد C1 ، يكون معرف الإخراج الحالي ثابتًا ، ولكن الناتج DC يختلف الجهد باختلاف حجم مقاومة الحمل تختلف R ضمن نطاق معين. كلما كان R أصغر ، كلما انخفض جهد الخرج ، وكلما زاد RL ، زاد جهد الخرج. يجب تحديد قيمة C1 وفقًا لتيار الحمل ، على سبيل المثال ، تحتاج دائرة الحمل إلى جهد تشغيل 9 فولت ، ومتوسط ​​تيار الحمل 75 مللي أمبير. نظرًا لأن المعرف = 0.62C1 ، يمكن حسابه على أنه C1 = 1.2 فائق التوهج. بالنظر إلى فقدان أنبوب منظم الجهد VD5 ، يمكن اعتبار C1 على أنه 1.5 فائق التوهج ، والتيار الذي يوفره مصدر الطاقة في هذا الوقت هو Id = 93 مللي أمبير.

يجب أن تكون قيمة منظم الجهد لأنبوب Zener مساوية لجهد العمل لدائرة الحمل ، كما أن اختيار تياره المستقر مهم للغاية. نظرًا لأن مصدر طاقة التنحي للمكثف يوفر تيارًا ثابتًا ، مشابهًا لمصدر تيار ثابت ، فإنه لا يخاف عمومًا من دائرة كهربائية قصيرة للحمل ، ولكن عندما يكون الحمل مفتوحًا تمامًا ، سيمر التيار الكامل 93 مللي أمبير من خلال الحلقات R1 و VD5 ، لذا فإن أقصى ثبات لـ VD5 يجب أن يأخذ التيار 100 مللي أمبير حسب الاقتضاء. نظرًا لأن RL متصل بالتوازي مع VD5 ، مع ضمان أن RL يأخذ 75 مللي أمبير من تيار العمل ، لا يزال هناك 18 مللي أمبير من التيار يمر عبر VD5 ، لذلك يجب ألا يكون الحد الأدنى للتيار المستقر أكبر من 18 مللي أمبير ، وإلا فإنه سيفقد تنظيم الجهد .

يجب ألا تكون قيمة المقاوم المحدد الحالي كبيرة جدًا ، وإلا فإنها ستزيد من فقد الطاقة وتزيد من متطلبات جهد المقاومة لـ C2. إذا كان R1 = 100 أوم وكان انخفاض الجهد عبر R1 هو 9.3 فولت ، فإن الخسارة تساوي 0.86 واط ، ويمكن استخدام المقاوم 100 أوم 1 واط.

يأخذ مكثف المرشح عمومًا من 100 ميكروفاراد إلى 1000 ميكروفاراد ، لكن انتبه إلى اختيار مقاومته. كما ذكرنا سابقًا ، جهد الحمل 9 فولت ، وانخفاض الجهد على R1 هو 9.3 فولت ، وهبوط الجهد الكلي 18.3 فولت ، وبالنظر إلى وجود هامش معين ، فمن الأفضل أخذ الجهد الصمود C2 فوق 25 فولت.

الدائرة الثالثة

كما هو مبين في الشكل 1 ، C1 عبارة عن مكثف تنحي ، D2 عبارة عن صمام ثنائي مقوم نصف موجي ، يوفر D1 دائرة تفريغ لـ C1 أثناء دورة النصف السالب للتيار الكهربائي ، و D3 عبارة عن صمام زينر ديود R1 عبارة عن شحنة مقاوم التفريغ لـ C1 بعد إيقاف تشغيل الطاقة. في التطبيقات العملية ، غالبًا ما تستخدم الدائرة الموضحة في الشكل 2. عندما يلزم توفير تيار أكبر للحمل ، يمكن استخدام دائرة مقوم الجسر الموضحة في الشكل 3. الجهد غير المنظم للتيار المستمر بعد التصحيح يكون بشكل عام أعلى من 30 فولت ، وسوف يتقلب بشكل كبير مع تغير تيار الحمل ، ويرجع ذلك إلى المقاومة الداخلية الكبيرة لهذا النوع من إمدادات الطاقة ، لذلك فهو غير مناسب لإمدادات الطاقة عالية التيار. التطبيقات.

اختيار الجهاز

1. عند تصميم الدائرة ، يجب قياس القيمة الدقيقة لتيار الحمل أولاً ، ثم يتم تحديد سعة مكثف التنحي بالرجوع إلى المثال. لأن التيار Io المقدم للحمل من خلال مكثف التنحي C1 هو في الواقع تيار الشحن والتفريغ Ic المتدفق عبر C1. كلما زادت سعة C1 ، كلما كانت المفاعلة السعوية Xc أصغر ، زاد تيار الشحن والتفريغ المتدفق عبر C1. عندما يكون تيار الحمل Io أقل من تيار الشحن والتفريغ لـ C1 ، فإن التيار الزائد سوف يتدفق عبر أنبوب Zener. إذا كان الحد الأقصى المسموح به للتيار Idmax لأنبوب Zener أقل من Ic-Io ، فقد يتم حرق أنبوب Zener.

2. من أجل ضمان عمل C1 بأمان ، يجب أن يكون اختيار جهد الصمود أكبر من ضعف جهد مصدر الطاقة.

3. يجب أن يضمن اختيار مقاوم التفريغ R1 تفريغ شحنة C1 خلال الوقت المطلوب.

مثال على التصميم

في الشكل 2 ، من المعروف أن C1 تساوي 0. 33 درجة فهرنهايت ، ومدخل التيار المتردد هو 220 فولت / 50 هرتز ، أوجد الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن توفره الدائرة للحمل.

المفاعلة السعوية Xc لـ C1 في الدائرة هي:

Xc = 1 / (2πfC) = 1 / (2 * 3.14 * 50 * 0.33 * 10-6) = 9.65 ألف

تيار الشحن المتدفق عبر المكثف C1 هو:

Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22 مللي أمبير.

عادةً ، يمكن تقريب العلاقة بين السعة C لمكثف التنحي C1 وتيار الحمل Io على النحو التالي: C = 14.5 I ، حيث تكون وحدة السعة C هي μF ، ووحدة Io هي A.

إن مزود الطاقة المتدرج للمكثف هو مصدر طاقة غير معزول ، وينبغي إيلاء اهتمام خاص للعزل في التطبيق لمنع حدوث صدمة كهربائية.

الجهد غير المنظم للتيار المستمر بعد التصحيح يكون بشكل عام أعلى من 30 فولت ، وسوف يتقلب بشكل كبير مع تغير تيار الحمل ، ويرجع ذلك إلى المقاومة الداخلية الكبيرة لهذا النوع من مزود الطاقة ، لذلك فهو غير مناسب لإمدادات الطاقة العالية الحالية. التطبيقات.

إن مزود الطاقة المتدرج للمكثف هو مصدر طاقة غير معزول ، وينبغي إيلاء اهتمام خاص للعزل في التطبيق لمنع حدوث صدمة كهربائية.

مبدأ عمل باك مكثف ليس معقدًا. مبدأ عملها هو استخدام المفاعلة السعوية التي يولدها المكثف عند تردد معين لإشارة التيار المتردد للحد من الحد الأقصى لتيار التشغيل. على سبيل المثال ، عند تردد طاقة 50 هرتز ، يكون التفاعل السعوي الناتج عن مكثف 1 فائق التوهج حوالي 3180 أوم. عندما يتم تطبيق جهد التيار المتردد البالغ 220 فولت على طرفي المكثف ، يكون الحد الأقصى للتيار المتدفق عبر المكثف حوالي 70 مللي أمبير. على الرغم من أن التيار المتدفق عبر المكثف هو 70 مللي أمبير ، فلا يوجد استهلاك للطاقة على المكثف.إذا كان المكثف مكثفًا مثاليًا ، فإن التيار المتدفق عبر المكثف هو تيار الجزء التخيلي ، والعمل الذي يقوم به هو طاقة تفاعلية. وفقًا لهذه الميزة ، إذا قمنا بتوصيل عنصر مقاوم في سلسلة بمكثف 1 فائق التوهج ، فإن الجهد الذي يتم الحصول عليه عند طرفي عنصر المقاومة واستهلاك الطاقة الذي ينتجه يعتمد كليًا على خصائص العنصر المقاوم. على سبيل المثال ، نقوم بتوصيل لمبة 110 فولت / 8 وات في سلسلة بمكثف 1 فائق التوهج ، وعند توصيله بجهد تيار متردد 220 فولت / 50 هرتز ، يضيء المصباح ويصدر سطوعًا عاديًا دون احتراق. نظرًا لأن التيار المطلوب بواسطة لمبة 110 فولت / 8 وات هو 8 وات / 110 فولت = 72 مللي أمبير ، فإنه يتوافق مع خاصية الحد الحالية التي ينتجها مكثف 1 فائق التوهج. بالطريقة نفسها ، يمكننا أيضًا توصيل مصباح 5W / 65V بقدرة 220 فولت / 50 هرتز على التوالي مع مكثف 1 فائق التوهج ، كما سيتم إضاءة المصباح بدون حرق. لأن تيار العمل للمصباح 5W / 65V هو أيضًا حوالي 70mA. لذلك ، يستخدم باك المكثف في الواقع مفاعلة السعوية للحد من التيار. يلعب المكثف دورًا فعليًا في الحد من التيار وتوزيع الجهد ديناميكيًا عبر المكثف والحمل.