Как подобрать конденсатор для диодного моста

Конденсатор — двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

В самом начале темы, относительно подбора гасящего конденсатора, рассмотрим цепь, состоящую из резистора и конденсатора, последовательно подключенных к сети. Полное сопротивление такой цепи будет равно:

Эффективная величина тока, соответственно, находится по закону Ома, напряжение сети делить на полное сопротивление цепи:

В результате для тока нагрузки и входного и выходного напряжений получим следующее соотношение:

А если напряжение на выходе достаточно мало, то мы имеем право считать эффективное значение тока приблизительно равным:

Однако давайте рассмотрим с практической точки зрения вопрос подбора гасящего конденсатора для включения в сеть переменного тока нагрузки, рассчитанной на напряжение меньшее стандартного сетевого.

Допустим, у нас есть лампа накаливания мощностью 100 Вт, рассчитанная на напряжение 36 вольт, и нам по какой-то невероятной причине необходимо запитать ее от бытовой сети 220 вольт. Лампе необходим эффективный ток, равный:

Тогда емкость необходимого гасящего конденсатора окажется равна:

Имея такой конденсатор, мы обретаем надежду получить нормальное свечение лампы, рассчитываем, что она по крайней мере не перегорит. Такой подход, когда мы исходим из эффективного значения тока, приемлем для активных нагрузок, таких как лампа или обогреватель.

Но что делать, если нагрузка нелинейна и включена через диодный мост? Допустим, необходимо зарядить свинцово-кислотный аккумулятор. Что тогда? Тогда зарядный ток окажется для батареи пульсирующим, и его значение будет меньше эффективного значения:

Иногда радиолюбителю может быть полезным источник питания, в котором гасящий конденсатор включен последовательно с диодным мостом, на выходе которого имеется в свою очередь конденсатор фильтра значительной емкости, к которому присоединена нагрузка постоянного тока. Получается своеобразный бестрансформаторный источник питания с конденсатором вместо понижающего трансформатора:

Здесь нагрузка в целом будет нелинейной, а ток станет уже далеко не синусоидальным, и вести расчеты необходимо будет несколько иначе. Дело в том, что сглаживающий конденсатор с диодным мостом и нагрузкой внешне проявят себя как симметричный стабилитрон, ведь пульсации при значительной емкости фильтра станут пренебрежимо малыми.

Когда напряжение на конденсаторе будет меньше какого-то значения — мост будет закрыт, а если выше — ток пойдет, но напряжение на выходе моста расти не будет. Рассмотрим процесс более подробно с графиками:

В момент времени t1 напряжение сети достигло амплитуды, конденсатор C1 также заряжен в этот момент до максимально возможного значения минус падение напряжения на мосте, которое будет равно приблизительно выходному напряжению. Ток через конденсатор C1 равен в этот момент нулю. Далее напряжение в сети стало уменьшаться, напряжение на мосте — тоже, а на конденсаторе C1 оно пока не изменяется, да и ток через конденсатор C1 пока что нулевой.

Далее напряжение на мосте меняет знак, стремясь уменьшиться до минус Uвх, и в тот момент через конденсатор C1 и через диодный мост устремляется ток. Далее напряжение на выходе моста не меняется, а ток в последовательной цепочке зависит от скорости изменения питающего напряжения, словно к сети подключен только конденсатор C1.

По достижении сетевой синусоидой противоположной амплитуды, ток через C1 опять становится равным нулю и процесс пойдет по кругу, повторяясь каждые пол периода. Очевидно, что ток течет через диодный мост только в промежутке между t2 и t3, и величину среднего тока можно вычислить, определив площадь закрашенной фигуры под синусоидой, которая будет равна:

Если выходное напряжение схемы достаточно мало, то данная формула приближается к полученной ранее. Если же выходной ток положить равным нулю, то получим:

То есть при обрыве нагрузки выходное напряжение станет равно амплитуде сетевого. Значит следует применять такие компоненты в схеме, чтобы каждый из них выдержал бы амплитуду напряжения питания.

Кстати, при снижении тока нагрузки на 10%, выражение в скобках уменьшится на 10%, то есть напряжение на выходе увеличится примерно на 30 вольт, если изначально имеем дело, скажем, с 220 вольтами на входе и с 10 вольтами на выходе. Таким образом, использование стабилитрона параллельно нагрузке строго обязательно.

А что если выпрямитель однополупериодный? Тогда ток необходимо рассчитывать по такой формуле:

При небольших значениях выходного напряжения ток нагрузки станет вдвое меньшим, чем при выпрямлении полным мостом. А напряжение на выходе без нагрузки окажется вдвое большим, так как здесь мы имеем дело с удвоителем напряжения.

Итак, источник питания с гасящим конденсатором рассчитывается в следующем порядке:

Первым делом выбирают, каким будет выходное напряжение.
Затем определяют максимальный и минимальный токи нагрузки.
Далее определяют максимум и минимум напряжения питания.
Если ток нагрузки предполагается непостоянный, стабилитрон параллельно нагрузке обязателен!
Наконец, вычисляют емкость гасящего конденсатора.

Для схемы с двухполупериодным выпрямлением, для сетевой частоты 50 Гц, емкость находится по следующей формуле:

Полученный по формуле результат округляют в сторону емкости большего номинала (желательно не более 10%).

Следующим шагом находят ток стабилизации стабилитрона для максимального напряжения питания и минимального тока потребления:

Для однополупериодной схемы выпрямления гасящий конденсатор и максимальный ток стабилитрона вычисляют по следующим формулам:

Выбирая гасящий конденсатор, лучше ориентироваться на пленочные и металлобумажные конденсаторы. Конденсаторы пленочные небольшой емкости — до 2,2 мкф на рабочее напряжение от 250 вольт хорошо работают в данных схемах при питании от сети 220 вольт. Если же вам нужна большая емкость (более 10 мкф) — лучше выбрать конденсатор на рабочее напряжение от 500 вольт.

Ранее ЭлектроВести писали, что в работе первого энергоблока Запорожской атомной электростанции (АЭС) произошел сбой.

Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсаторов .

знаю что паралельно диодному мосту должен стоять сглаживающий конденсатор
— как правильно подобрать номинал сглаживающего конденсатора в микрофарадах «mF» паралельно диодному мосту .
— интуитивно подозревая что конденсатор должен быть большой емкости. ничего под рукой не оказалось как три конденсатора по 250мФ (400В) подключил паралельно. на выходе после диодного моста из 12В получилось 16В (что очень нежелательно в моем случае, нужны стабильные 12 и 24VDC)
ВОПРОС; как емкость конденсатора влияет на выходное напряжение после моста ? есть ли готовая формула расчета .

и еще вопрос по теме; — почему при паралельном подключении 6-ти гидроклапанов к одному трансформатору, питание в сети поднимается с 12В-вплоть до 17-тиVDC, а если подключать на обмотку трансформатора 24В питание поднимается вплоть до 34VDC . где искать грабли ? может отделить катушки клапанов дополнительными диодами на каждую обмотку .

Вопрос задан более трёх лет назад
67282 просмотра

1 комментарий

Оценить 1 комментарий

Интересную тему подняли, тут помимо действующего значения напряжения и максимально амплитудного, есть ещё и обратная ЭДС с источником 100Гц, так как если после диодного моста низкочастотный фильтр из конденсаторов нужно рассчитывать по току, да и в добавок ко всему если тока источника не будет хватать на пусковой ток, то из за просадок будем иметь дело ещё и с обратным ЭДС, и если без диодов то ток источника питания, должен превышать рабочий ток и ток обратного ЭДС. Так как обратная ЭДС будет давать напряжение обратной полярности со значением превышающим значение напряжения источника напряжения. Чтобы это избежать нужно ставить шунтирующие диоды, паралельно индуктивной нагрузки, так же последовательно один диод, который не будет пропускать остаточных 0,75В обратной ЭДС в сеть.

Решения вопроса 0
Ответы на вопрос 1

На самом деле вам стоило бы почитать какую-нибудь книжку по электротехнике.

Если вкратце, то переменное напряжение в среднем в сети переменного тока равно нулю, потому что оно постоянно меняет знак, и меняется от одного амплитудного значения до другого. Поэтому в сети переменного тока принято измерять действующее значение напряжения, которое есть , потому что такое значение согласуется по энергетическим характеристикам с постоянным напряжением той же величины.

Однако после выпрямления тока, на выходе получается пульсирующее напряжение с амплитудой . Если таким напряжение заряжать конденсатор, не подключая нагрузку, то конденсатор зарядится до этого самого амплитудного значения. В вашем случае , что вы и наблюдаете.

Расчет емкости конденсатора фильтра зависит от величины нагрузки и допустимого уровня пульсации. Ваш выпрямленный ток грубо можно представить как сумму постоянного и переменного тока. Переменная составляющая может проходить через конденсатор, который представляет для нее некоторое сопротивление. Для того, чтобы эффективно давить переменную составляющую, необходимо, чтобы сопротивление конденсатора для переменного тока было значительно меньше сопротивления нагрузки, которую создают потребители.

Тут можно посчитать емкостное сопротивление, нужно иметь в виду, что после диодного моста частота переменной составляющей тока будет 100Гц

Без детального описания схемы дальше сказать что-то будет сложно. Если вы не разбираетесь в схемотехнике, лучше купить готовый блок питания.

Полигон призраков

Нужна формула расчета сглаживающего конденсатора

Место для бесед на свободные темы.
sanders Advanced Member Сообщения: 9315 Зарегистрирован: 26.03.2008,14:47 Откуда: Харьков+Киев

Вклад в сообщество

Нужна формула расчета сглаживающего конденсатора

Сообщение sanders » 29.04.2015,14:57

Имеем переменку, выпрямленную диодным мостом. На выходе — пульсирующее напряжение. Подпаиваем кондер. При достаточной его емкости действующее напряжение повышается до амплитудного. Как мне посчитать достаточную емкость при заданном токе потребления нагрузкой? Или напряжение пульсаций и его зависимость от тока нагрузки при конденсаторе заданной емкости.

sanders

john Advanced Member Сообщения: 2382 Зарегистрирован: 15.10.2013,17:13 Откуда: Украина, Харьков

Вклад в сообщество

Сообщение john » 29.04.2015,15:14

john

MM Advanced Member Сообщения: 5891 Зарегистрирован: 02.08.2013,22:13 Откуда: Павловский Посад Мск.обл. Контактная информация:

Вклад в сообщество

Сообщение MM » 29.04.2015,15:38

Может я и покажусь невеждой, но есть старинная радиолюбительская формула для конденсатора и резистора .
Приблизительно она выглядит так :
Емкость в микрофарадах разряжается на резистор в мегаомах, время полуразрядки — в секундах.
Пример :
Конденсатор 1000 мкф разряжается на резистор 1 ком, примерно время полуразрядки — 1 сек.
Для фильтра сетевого выпрямителя ( 4 диода, например КЦ402А ) , эффективная частота сети — 50 гц, частота пульсаций на конденсаторе 100 гц, время — 10 миллисекунд.
Для получения на вышеописанном конденсаторе фильтра пульсаций 50% от напряжения при нагрузке 10 ом достаточно конденсатора 1000 мкф. Для получения меньших пульсаций — надо увеличить бачок ( в разы ).

Коллекционирование радиодеталей : http://collectingrd.kxk.ru/
Ize Advanced Member Сообщения: 1477 Зарегистрирован: 08.04.2008,15:25 Откуда: Peterburg,Russia

Сообщение Ize » 29.04.2015,20:53

Почитал по ссылке-хорошо смеялся.Долго и умно рассчитываем,потом от балды выбираем ёмкость кондёра.
На практике:малые токи-100\200мкф (ну если единицы ма,то и 10мкф хватит),ток до 0,5 а-470\560,до 1а-1000\1500.
А вообще кашу маслом не испортишь Если место позволяет. При стабилизаторах-можно меньше кондёры ставить.

Alex_Vac Advanced Member Сообщения: 5119 Зарегистрирован: 25.03.2009,07:04 Откуда: Ростов-на-Дону

Вклад в сообщество

Сообщение Alex_Vac » 29.04.2015,21:17

Емкость конденсатора фильтра:

Сф — емкость конденсатора фильтра, мкФ;
Iн — максимальный ток нагрузки, A;
Uн — напряжение на нагрузке, В;
Кп — коэффициент пульсации выпрямленного напряжения (отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения).

Коэффициент пульсаций выбирают самостоятельно в зависимости от предполагаемой нагрузки, допускающей питание постоянным током вполне определенной «чистоты».
— малогабаритные транзисторные радиоприемники и магнитофоны
— усилители радио и промежуточной частоты
— предварительные каскады усилителей звуковой частоты и микрофонных усилителей

Вот ещё:

Емкость фильтрующего конденсатора Сф в мкФ определяют по формуле:

где КII — коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, характеризующий отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения.

Чем больше емкость фильтрующего конденсатора и меньше ток, потребляемый нагрузкой, тем меньше пульсация выпрямленного напряжения и, следовательно, слабее прослушивается фон переменного тока в динамической головке или громкоговорителе радиотехнического устройства. Для большинства любительских транзисторных конструкций допустим коэффициент пульсаций питающего напряжения Кп = 0,01. Номинальное напряжение фильтрующего конденсатора не должно быть меньше напряжения на выходе выпрямителя, иначе он может оказаться пробитым более высоким напряжением.

Только имеется ввиду так:
С=3200*I/(U*K), K — обычно 0.01
Для стабилизированного источника ёмкость уменьшить в 5-10 раз

roboforum.ru

Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсаторов

Резисторы, транзисторы, конденсаторы, микросборки, чип компоненты .
Вопросы согласования управляющих модулей с периферией.

Сообщений: 13 • Страница 1 из 1

Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсаторов

Dizayner » 21 окт 2014, 00:22

и еще вопрос по теме; — почему при паралельном подключении 6-ти гидроклапанов к одному трансформатору, питание в сети поднимается с 12В-вплоть до 17VDC, а если подключать на обмотку трансформатора 24В питание поднимается вплоть до 34VDC . где искать грабли ? может отделить катушки клапанов дополнительными диодами на каждую обмотку .

Dizayner Сообщения: 148 Зарегистрирован: 26 дек 2005, 01:36 Откуда: Иордания

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Andrew S » 21 окт 2014, 05:36

Чем больше емкость — тем лучше. Напряжение с запасом. Я бы поставил 2200-4700мФ х 25В и 50В
http://electro.narod.ru/instructions/power.htm
Для того чтобы не вылезать за 12В и 24В нужно ставить стабилизатор. Самый простой типа 7812 или КРЕН.
Напряжение повышается потому что в ваших клапанах, скорее всего есть встроенные конденсаторы.
Не думаю что 16В вместо 12 может повлиять на схему.
Правильно было бы поставить стабилизатор, как я писал или отмотать немного от вторичной обмотки трансформатора. Отмотали допустим 20 витков и смотрите по напряжению, сколько еще осталось.

Andrew S Сообщения: 431 Зарегистрирован: 20 янв 2014, 22:44 Откуда: 21RU прог. языки: Assembler, Basic, Arduino IDE, PHP и др. ФИО: Андрей С

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Duhas » 21 окт 2014, 07:12

опишите в целом что вы хотите получить, мы подскажем как сделать это правильно.

по трансформаторам и диодам. если у вас на обмотке трансформатора 24В переменного напряжения то после выпрямления мостом будет 24*1.41(корень из 2), соответственно надо либо брать трансформаторы с нужным напряжением либо как ответили выше — ставить стабилизатор. в случае больших токов, в частности пиковых, стабилизатор может перестать быть простым решением.

что делать сейчас — можно попробовать выпрямлять не мостом а одним диодом. но вы лучше схемку нам скиньте )

«Как сердцу выразить себя? … Мысль изреченная есть ложь!»
В этом мире меня подводит доброта и порядочность.
«двое смотрят в лужу, один видит лужу, другой отраженные в ней звезды»

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Madf » 21 окт 2014, 12:48

1. От конденсатора выходной напряжение с диодных мостов — не зависит (это зависит от обмоток трансформатора).
2. Емкость конденсатора зависит от тока потребления нагрузкой (чем больше потребляешь — тем больше ёмкость должна стоять + транс должен выдерживать и диодный мост).

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Dizayner » 21 окт 2014, 22:47

Duhas писал(а): опишите в целом что вы хотите получить, мы подскажем как сделать это правильно.

-данный вопрос является всеобъемлющим, поэтому я не стал цитировать каждый вопрос по отдельности
и так по порядку, делаю так называемую платформу Гью-Стюарта
и того имеем шесть пропорциональных гидроклапанов

https://ru.scribd.com/doc/119756379/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8-%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B003-RU
на странице 3-10 мы наблюдаем что питающее напряжение гидроклапана в диапазоне 18-30VDC а управляющее напряжение в диапазоне +/-10VDC на счет управляющего напряжения проблем никакихне возникло, управляю при помощи ШИМа и так называемого Н-моста !
— на данном этапе проблема возникла как правильно подать питающее напряжение в диапазоне 18-30VDC ? в наличии имеем мощный трансформатор работающий от сети ~380V и две вторичные обмотки 12VAC и 24VAC далее имеем обыкновенный промышленный диодный мост ((квадратик такой металлический ) элементарный выход из электрического щитка который многие не по наслышке знают)
1) ну а далее нужно запитать наши гидроклапаны. в результате получаем что при паралельном подключении 6-ти гидроклапанов напряжение при замере (обычным вольтметром) из 24VDC выдает 34VDC в результате слышен характерный писк и электронный блок клапанов сильно греется.
2) чтобы не спалить электроную начинку клапанов, подключил на вторичную обмотку 12VDC с нагрузкой выдает 17VDC что вероятно не достаточно для электронной начинке гидроклапана 18-30VDC !

исходя из ваших предложений я так понял есть два варианта
1) либо вместо моста установить по одному диоду к каждому клапану (что будет давать полярность а так-же перекроет самоиндукцию с других клапанов, остальное выпрямит внутренняя электроника каждого клапана по отдельности)
2) либо на каждый клапан установить одельный стабилизатор 7824

спасибо всем участникам проекта !

Dizayner Сообщения: 148 Зарегистрирован: 26 дек 2005, 01:36 Откуда: Иордания

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Andrew S » 22 окт 2014, 00:42

Токи не больше 3 ампер, зачем тут трансформаторы 380В?
6х3=18 Ампер, любой импульсный блок питания справится.
http://ru.aliexpress.com/item/24V-400W- . 06768.html
Самоиндукция гасится параллельным включением, а не последовательным, падение напряжения на диоде около 1,5-2В вам надо будет по 4 штуки на клапан, итого 24 3-х амперных диода.
7824 не потянет 3А, нужно городить охлаждение, выйдет еще более громоздко.
Либо скрутите вторичную обмотку, либо купить норм блок питания.

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Duhas » 22 окт 2014, 12:36

полностью согласен на счет норм БП, ну либо 24В и по однополупериодному выпрямителю + емкость несколько тыс. мкФ.

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Dizayner » 23 окт 2014, 03:23

Andrew S писал(а): зачем тут трансформаторы 380В?

трансформатор 380В это первичная обмотка . стандарт на любом производстве!
Самоиндукция гасится параллельным включением, а не последовательным,

я и подключил паралельно 6-гидроклапанов
Duhas писал(а): полностью согласен на счет норм БП

нормальный БП подключал. правда мощности не хватило. тем не менее вольтметр показал вместо 24В те-же 34В. где грабли ?

Duhas писал(а): ну либо 24В и по однополупериодному выпрямителю + емкость несколько тыс. мкФ.

на каждый гидроклапан с переменного 24В подключить отдельный диод что даст полупериод положительного напряжения а внутренняя электронная начинка все сгладит — верно? а конденсатор в тысячи микрофарад дополнит емкость электронной начинки ? я вас правильно понял .

Dizayner Сообщения: 148 Зарегистрирован: 26 дек 2005, 01:36 Откуда: Иордания

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Duhas » 23 окт 2014, 05:50

подробнее опишите на счет

на счет полупериодного — да, поняли правильно, за исключением того что сглаживать надо конденсатором который поставите вы. если будут какие-то пульсации — нужно будет наращивать емкость. на самом деле знать бы профиль нагрузки..

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Dizayner » 23 окт 2014, 09:43

Duhas писал(а): на самом деле знать бы профиль нагрузки..
Dizayner Сообщения: 148 Зарегистрирован: 26 дек 2005, 01:36 Откуда: Иордания

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Duhas » 23 окт 2014, 10:14

я имел ввиду график потребления тока от источника, дабы понимать какой емкости будет достаточно

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

Dizayner » 23 окт 2014, 11:13

Duhas писал(а): я имел ввиду график потребления тока от источника, дабы понимать какой емкости будет достаточно

— а как его замерить ? я замерял однажды силу тока на гидроклапане в момент когда гидроцилиндры не могли поднять груз, максимальный ток нагрузки был 1.7-1.8 Ампер, а так реально работает на 400мА

Dizayner Сообщения: 148 Зарегистрирован: 26 дек 2005, 01:36 Откуда: Иордания

Re: Диодный мост, как правильно подобрать номинал конденсато

ALS » 23 окт 2014, 14:52

Возьмите два старых компьютерных БП и включите их выходы +12вольт последовательно.
Будут и +12, и +24в при токе нагрузки до 5-7 ампер (может, даже больше — все зависит от конкретных БП и момента их ухода в защиту при перекосе выходных напряжений) и по цене стакана компота.

Потом, когда отладите — меняйте их на новые Seasonic-и.
Будет то же самое, но с током до 20-30 ампер. По цене в 2-3 раза меньше, чем готовый с такими же характеристиками.

Как подобрать конденсатор для диодного моста