Как зарядить конденсаторы фильтров выпрямителя
Как зарядить конденсаторы фильтров выпрямителя, а затем плавно разрядить, тоесть их тренировку. Статья описывает устройство плавного заряда фильтрующих конденсаторов высоковольтного выпрямителя при подключении питания и разряда этих конденсаторов при снятии/отключении внешнего напряжения.
Устройство плавного заряда и разряда фильтрующих конденсаторов высоковольтного выпрямителя
Всем, кто сталкивается с высоковольтными источниками питания большой мощности в своей работе, известна проблема большого пускового тока, который потребляет выпрямитель в самый первый момент после подачи на него входного напряжения питания. Этот ток может в несколько раз превышать номинальный потребляемый ток устройства и приводит к ложному срабатыванию устройств токовой защиты.
Пусковой ток достигает больших значений из-за того, что в первый момент после подачи напряжения питания конденсаторы фильтра полностью разряжены, и их сопротивление практически равно нулю. Именно это и приводит к резкому скачку тока. По мере заряда напряжение на конденсаторах увеличивается, и ток заряда падает практически до нуля при полностью заряженных конденсаторах (без нагрузки).
Ограничение этого пускового тока — это одна из функций описываемого устройства, поэтому нужно иметь точное представление, как зарядить конденсаторы высоковольтного выпрямителя, и при этом не повредить их. Вторая функция — это разряд конденсаторов фильтра после отключения входного питающего напряжения при отсутствии нагрузки на выходе выпрямителя. Необходимость в таком разряде вызвана соображениями техники безопасности.
Дело в том, что конденсаторы фильтра могут находиться в заряженном состоянии достаточно долгое время после выключения питания, особенно если мы имеем высоковольтный источник с большим выходным током, и конденсаторы имею большую емкость. Это остаточное напряжение может представлять опасность для обслуживающего персонала. Быстрый разряд конденсаторов фильтра как раз и является второй функцией описываемого устройства.
Как зарядить конденсаторы и плавно разрядить
Особенностью этой конструкции является то, что в ней используются только пассивные компоненты — резисторы, конденсаторы, диоды и реле. Решения проблемы заряда и разряда конденсаторов с использованием активных компонентов хорошо известны, но в этой конструкции они не используются, что позволило решить задачу относительно просто, с минимальным количеством комплектующих и без применения дополнительного источника питания, необходимого для электронных модулей.
Описываемое схемное решение было применено в бестрансформаторном трехфазном выпрямителе для питания ультразвукового сварочного генератора. Выпрямитель подключен к трехфазной линии по схеме треугольника с напряжениями 280 В переменного тока между фазами. На выходе трёхфазного диодного моста размах напряжения достигает 400 В. Номинальный ток, отдаваемый этим выпрямителем, составляет 16 А.
Источник: https://usilitelstabo.ru/kak-zaryadit-kondensatory-filtrov-vypryamitelya.html
Конденсатор в цепи переменного тока — Основы электроники
Мы знаем, что конденсатор не пропускает через себя постоянного тока. Поэтому в электрической цепи, в которой последовательно с источником тока включен конденсатор, постоянный ток протекать не может.
Совершенно иначе ведет себя конденсатор в цепи переменного тока (Рис 1,а).
Рисунок 1. Сравнение конденсатора в цепи переменного тока с пружиной, на которую воздействует внешняя сила.
В течение первой четверти периода, когда переменная ЭДС нарастает, конденсатор заряжается, и поэтому по цепи проходит зарядный электрический ток i, сила которого будет наибольшей вначале, когда конденсатор не заряжен.
По мере приближения заряда к концу сила зарядного тока будет уменьшаться. Заряд конденсатора заканчивается и зарядный ток прекращается в тот момент, когда переменная ЭДС пе-рестает нарастать, достигнув своего амплитудного значения.
Этот момент соответствует концу первой четверти периода.
После этого переменная ЭДС начинает убывать, одновременно с чем конденсатор начинает разряжаться. Следовательно, в течение второй четверти периода по цепи будет протекать разрядный ток. Так как убывание ЭДС происходит вначале медленно, а затем все быстрее и быстрее, то и сила разрядного тока, имея в начале второй четверти периода небольшую величину, будет постепенно возрастать.
Итак, к концу второй четверти периода конденсатор разрядится, ЭДС будет равна нулю, а ток в цепи достигнет наибольшего, амплитудного, значения.
С началом третьей четверти периода ЭДС, переменив свое направление, начнет опять возрастать, а конденсатор — снова заряжаться. Заряд конденсатора будет происходить теперь в обратном направлении, соответственно изменившемуся направлению ЭДС. Поэтому направление зарядного тока в течение третьей четверти периода будет совпадать с направлением разрядного тока во второй четверти, т. е. при переходе от второй четверти периода к третьей ток в цепи не изменит своего направления.
Вначале, пока конденсатор не заряжен, сила зарядного тока имеет наибольшее значение. По мере увеличения заряда конденсатора сила зарядного тока будет убывать. Заряд конденсатора закончится и зарядный ток прекратится в конце третьей четверти периода, когда ЭДС достигнет своего амплитудного значения и нарастание ее прекратится.
Итак, к концу третьей четверти периода конденсатор окажется опять заряженным, но уже в обратном направлении, т. е. на той пластине, где был прежде плюс, будет минус, а где был минус, будет плюс. При этом ЭДС достигнет амплитудного значения (противоположного направления), а ток в цепи будет равен нулю.
В течение последней четверти периода ЭДС начинает опять убывать, а конденсатор разряжаться; при этом в цепи появляется постепенно увеличивающийся разрядный ток. Направление этого тока совпадает с направлением тока в первой четверти периода и противоположно направлению тока во второй и третьей четвертях.
Из всего изложенного выше следует, что по цепи с конденсатором проходит переменный ток и что сила этого тока зависит от величины емкости конденсатора и от частоты тока. Кроме того, из рис. 1,а, который мы построили на основании наших рассуждений, видно, что в чисто емкостной цепи фаза переменного тока опережает фазу напряжения на 90°.
Отметим, что в цепи с индуктивностью ток отставал от напряжения, а в цепи с емкостью ток опережает напряжение. И в том и в другом случае между фазами тока и напряжения имеется сдвиг, но знаки этих сдвигов противоположны
Емкостное сопротивление конденсатора
Мы уже заметили, что ток в цепи с конденсатором может протекать лишь при изменении приложенного к ней напряжения, причем сила тока, протекающего по цепи при заряде и разряде конденсатора, будет тем больше, чем больше емкость конденсатора и чем быстрее происходят изменения ЭДС
Конденсатор, включенный в цепь переменного тока, влияет на силу протекающего по цепи тока, т. е. ведет себя как сопротивление. Величина емкостного сопротивления тем меньше, чем больше емкость и чем выше частота переменного тока. И наоборот, сопротивление конденсатора переменному току увеличивается с уменьшением его емкости и понижением частоты.
Рисунок 2. Зависимость емкостного сопротивления конденсатра от частоты.
Для постоянного тока, т. е. когда частота его равна нулю, сопротивление емкости бесконечно велико; поэтому постоянный ток по цепи с емкостью проходить не может.
Величина емкостного сопротивления определяется по следующей формуле:
где Хс — емкостное сопротивление конденсатора в ом;
f—частота переменного тока в гц;
ω — угловая частота переменного тока;
С — емкость конденсатора в ф.
При включении конденсатора в цепь переменного тока, в последнем, как и в индуктивности, не затрачивается мощность, так как фазы тока и напряжения сдвинуты друг относительно друга на 90°. Энергия в течение одной четверти периода— при заряде конденсатора — запасается в электрическом поле конденсатора, а в течение другой четверти периода — при разряде конденсатора — отдается обратно в цепь. Поэтому емкостное сопротивление, как и индуктивное, является реактивным или безваттным.
Нужно, однако, отметить, что практически в каждом конденсаторе при прохождении через него переменного тока затрачивается большая или меньшая активная мощность, обусловленная происходящими изменениями состояния диэлектрика конденсатора.
Кроме того, абсолютно совершенной изоляции между пластинами конденсатора никогда не бывает; утечка в изоляции между пластинами приводит к тому, что параллельно конденсатору как бы оказывается включенным некоторое активное сопротивление, по которому течет ток и в котором, следовательно, затрачивается некоторая мощность.
И в первом и во втором случае мощность затрачивается совершенно бесполезно на нагревание диэлектрика, поэтому се называют мощностью потерь.
Потери, обусловленные изменениями состояния диэлектрика, называются диэлектрическими, а потери, обусловленные несовершенством изоляции между пластинами, — потерями утечки.
Ранее мы сравнивали электрическую емкость с вместимостью герметически (наглухо) закрытого сосуда или с площадью дна открытого сосуда, имеющего вертикальные стенки.
Конденсатор в цепи переменного тока целесообразно сравнивать с гиб-костью пружины. При этом во избежание возможных недоразумений условимся под гибкостью понимать не упругость («твердость») пружины, а величину, ей обратную, т. е. «мягкость» или «податливость» пружины.
Представим себе, что мы периодически сжимаем и растягиваем спиральную пружину, прикрепленную одним концом наглухо к стене. Время, в течение которого мы будем производить полный цикл сжатия и растяжения пружины, будет соответствовать периоду переменного тока.
Таким образом, мы в течение первой четверти периода будем сжимать пружину, в течение второй четверти периода отпускать ее, в течение третьей четверти периода растягивать и в течение четвертой четверти снова отпускать.
Кроме того, условимся, что наши усилия в течение периода будут неравномерными, а именно: они будут нарастать от нуля до максимума в течение первой и третьей четвертей периода и уменьшаться от максимума до нуля в течение второй и четвертой четвертей.
Сжимая и растягивая пружину таким образом, мы заметим, что в начале первой четверти периода незакрепленный конец пружины будет двигаться довольно быстро при сравнительно малых усилиях с нашей стороны.
В конце первой четверти периода (когда пружина сожмется), наоборот, несмотря на возросшие усилия, незакрепленный конец пружины будет двигаться очень медленно.
В продолжение второй четверти периода, когда мы будем постепенно ослаблять давление на пружину, ее незакрепленный конец будет двигаться по направлению от стены к нам, хотя наши задерживающие усилия направлены по направлению к стене. При этом наши усилия в начале второй четверти периода будут наибольшими, а скорость движения незакрепленного конца пружины наименьшей. В конце же второй четверти периода, когда наши усилия будут наименьшими, скорость движения пружины будет наибольшей и т. д.
Продолжив аналогичные рассуждения для второй половины периода (для третьей и четвертой четвертей) и построив графики (рис. 1,б) изменения наших усилий и скорости движения незакрепленного конца пружины, мы убедимся, что эти графики в точности соответствуют графикам ЭДС и тока в емкостной цепи (рис 1,а), причем график усилий будет соответствовать графику ЭДС , а график скорости — графику силы тока.
Рисунок 3. а)Процессы в цепи переменного тока с конденсатором и б)сравнение конденсатора с пружиной.
Нетрудно, заметить, что пружина, так же как и конденсатор, в течение одной четверти периода накапливает энергию, а в течение другой четверти периода отдает ее обратно.
Вполне очевидно также, что чем меньше гибкость пружины,- т е. чем она более упруга, тем большее противодействие она будет оказывать нашим усилиям. Точно так же и в электрической цепи: чем меньше емкость, тем больше будет сопротивление цепи при данной частоте.
И наконец, чем медленнее мы будем сжимать и растягивать пружину, тем меньше будет скорость движения ее незакрепленного конца. Аналогично этому, чем меньше частота, тем меньше сила тока при данной ЭДС.
При постоянном давлении пружина только сожмется и на этом прекратит свое движение, так же как при постоянной ЭДС конденсатор только зарядится и на этом прекратится дальнейшее движение электронов в цепи.
А теперь как ведет себя конденсатор в цепи переменного тока вы можете посмотреть в следующем видео:
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Источник: http://www.sxemotehnika.ru/kondensator-v-tcepi-peremennogo-toka-emkostnoe-soprotivlenie.html
Как зарядить конденсатор для сабвуфера правильно
Как зарядить конденсатор для сабвуфера
Как зарядить конденсатор для сабвуфера, вопрос на сегодня актуальный. Дело в том, что эти накопители сегодня крайне ценны и в последнее время встречаются не только в дорогих акустиках, но и в стандартных комплектах автомобильных аудиосистем. Зная, как заряжать конденсаторы для сабвуферов грамотно, можно не беспокоиться о качестве звука, который всегда будет в салоне автомобиля на высоком уровне.
Конденсатор для сабвуфера
Для начала узнаем, в чем предназначение этого элемента акустической системы.
Нижем приводим подробную информацию:
- Отметим сразу, что он способен значительно улучшить параметры используемого усилителя, а значит является очень важной цепочкой во всей системе автозвука.
Примечание. Все сводится к тому, что современные низкочастотники или басовики моментами потребляют значительный ток и, тем самым, не в состоянии обеспечить их постоянное питание даже самая мощная АКБ.
- Почему же сабвуфер потребляет так много тока, может провода, проложенные к нему слишком толстые? Оказывается, дело вовсе не в этом. Какой бы толщины ни были провода и кабели, они, беспорно, обладают сопротивлением, вызывающим в определенный момент скачки тока и падение его мощи;
- Эксперты советуют не забывать и про работу дополнительных потребителей, что тоже не положительным образом действует на функционирование усилителя. Речь идет, к примеру, о кондиционере, работающим в жаркое время года и способным потреблять до 30 процентов энергии генератора. Все это ведет к тому, что при воспроизведении мощных басов, происходят нежелательные искажения звука, объяснимые неспособностью АКБ обеспечить нужный темп;
- В этих случаях, лучшим вариантом, который справляется на все 100%, является хороший, качественный конденсатор для басовика. Представляет собой этот элемент не что иное, как электролитик большой емкости.
Для сабвуфера конденсатор
Примечание. Подключение конденсатора должно происходить параллельно цепи питания усилителя.
- Правильный конденсатор для сабвуфера обладает малым внутренним сопротивлением. Это нужно для того, чтобы импульсный ток шел на усилитель моментально. Таким образом, полностью устраняются или до крайности минимизируются все возможные провалы.
Интересно. Примечательно, что конденсатор с той же чемпионской скоростью заряжается и как пионер, всегда готов вновь выдавать необходимую порцию для басовика.
Процедура эта не является чем-то очень сложным .
Примечание. Интересен и заслуживает внимания тот факт, что аккумуляторная батарея редко окружается вниманием владельца, пока автомобиль заводится. Как только начинаются проблемы, владелец начинает бить тревогу.
Состояние АКБ, безусловно, особенно с наступлением холодов заслуживает более тщательного внимания, но все же, даже если он будет новым и полностью исправным, помощь конденсатора(см.Зачем нужен конденсатор для автоакустики сегодня) ему понадобится обязательно в автомобиле, где стоит мощный сабвуфер.
Процедура зарядки конденсатора нужна всегда, как только АКБ снимается с машины. Кроме того, конденсатор заряжают и при первичной его установке.
Подробная инструкция
Подробная и пошаговая инструкция, как это сделать, приводится здесь:
- Для начала следует подготовится: найти источник постоянного тока (АКБ в данном случае), резистор (он идет в комплекте с конденсатором) или лампочку на 12 В (если резистор найти не удалось) и провода для подключения конденсатора (они должны быть такого же сечения, как и провода питания).
Совет. При осуществлении процесса зарядки, желательно, все же, пользоваться 12 В лампочкой, так как все предстанет более наглядно. Лампочка в процессе зарядки будет гореть, а после того, как конденсатор полностью зарядится, она потухнет.
- Далее убеждаемся, что плюсовая клемма конденсатора подключена к усилителю правильно (плюс к проводу питания усилителя).
Примечание. Что касается минусовой клеммы конденсатора, то ее надо соединить с «массой» автомобиля (кузовом).
- Предохранитель акустической системы аккуратно отключаем;
- Снимаем провод от положительной клеммы конденсатора;
- Подключаем АКБ в сеть (как это сделать, можно узнать из тематических статей);
- Берем резистор или лампочку, подключаем одним контактом к положительной клемме накопителя, а другим – к проводу питания (время зарядки определяется по мануалу, инструкции, идущей в комплекте);
Конденсатор на сабвуфер
- ставим обратно предохранитель акустической системы;
- ждем сколько нужно (не менее 2-х минут), затем резистор отключаем;
- кабель питания накопителя подключаем к положительной клемме напрямую.
Совет. Не рекомендуется затягивать клеммы слишком сильно, так как это приведет к нежелательным последствиям.
Схема как зарядить конденсатор
Выбор хорошего конденсатора
Чтобы конденсатор работал бесперебойно, его изначально нужно правильно выбрать. Большая часть современных накопителей энергии для басовика имеет огромную электрическую емкость,но и это еще не все – если поискать, то удастся найти не просто мощные конденсаторы, а устройства, наделенные вольтметрами и световой индикацией заряда.
Для грамотной и упрощенной установки в комплекте с накопителем предусмотрены различные составляющие. Считается, что конденсатор должен быть поставлен, как можно ближе к усилителю (см.Как подключить к автомагнитоле усилитель и сабвуфер: сам себе мастер).
Разъемы хороших и качественных конденсаторов всегда имеют позолоту, эффективно уменьшающую сопротивление.
Конденсаторы для сабвуфера
Итак, зарядка конденсатора своими руками, как видим, ничего сверхсложного не представляет. Чтобы получить наглядный пример, как это делается, рекомендуем посмотреть видео обзор, изучить тематические фото – материалы.
И напоследок: цена хорошего конденсатора не может быть низкой, помните это!
Источник: https://avtozvuk-info.ru/rashodnyj-material/raznoe/kak-zaryadit-kondensator-dlya-sabvufera-502
Принцип работы конденсатора
Конденсатор – элемент, способный накапливать электрическую энергию. Название происходит от латинского слова «condensare» — «сгущать», «уплотнять».
Первый конденсатор был создан в 1745 году Питером ванн Мушенбруком. В честь города Лейдена, в котором его создали, изобретение впоследствии назвали «Лейденской банкой».
Конденсатор состоит из металлических электродов – обкладок, между которыми находится диэлектрик. По сравнению с обкладками, диэлектрик имеет небольшую толщину. Это и определяет свойство конденсатора накапливать заряд: положительные и отрицательные заряды на его обкладках удерживают друг друга, взаимодействуя через тонкий непроводящий слой.
Емкость конденсатора зависит от:
- площади обкладок (S);
- расстояния между ними (d);
- диэлектрической проницаемости материала диэлектрика между обкладками (ԑ).
Параметры конденсатора
Связаны они между собой формулой (формула емкости конденсатора):
Для увеличения площади обкладок пластины некоторых конденсаторов изготавливают из полосок фольги, разделенных полоской диэлектрика и скрученных в рулон. Увеличить емкость также можно уменьшением толщины диэлектрика между обкладками и применением материалов с большей диэлектрической проницаемостью. Между обкладками конденсаторов располагают твердые, жидкие вещества и газы, в том числе и воздух.
Из формулы очевиден и такой факт: даже при небольших площадях обкладок и на любых расстояниях между обкладками емкость не равна нулю. Два проложенных рядом проводника тоже обладают емкостью. В связи с этим высоковольтная кабельная линия способна накапливать заряд, а на высоких частотах проводники вносят в устройства связи «паразитные» емкости, с которыми приходится бороться.
Конденсаторы небольшой емкости получают на печатных платах, располагая две дорожки напротив друг друга.
Каким бы качественным не был диэлектрик в конденсаторе, он все равно имеет сопротивление. Его величина велика, но в заряженном состоянии конденсатора ток между обкладками все равно есть. Это приводит к явлению «саморазряда»: заряженный конденсатор со временем теряет свой заряд.
Принцип работы конденсатора: его заряд и разряд
Заряд конденсатора. В момент подключения к источнику постоянного тока через конденсатор начинает протекать ток заряда. Он убывает по мере зарядки конденсатора и в итоге падает до величины тока саморазряда, определяющегося проводимостью материала диэлектрика.
Напряжение на конденсаторе плавно нарастает от нуля до напряжения источника питания.
Схема заряда конденсатораВременные характеристики заряда конденсатора
При заряде конденсатора ток и напряжение изменяются по экспоненциальному закону. Время заряда можно определить по формуле:
Если сопротивление в формулу подставить в Омах, в емкость – в Фарадах, то получим время в секундах, за которое напряжение на конденсаторе изменится в е ≈ 2,72 раз. Конденсатор большей емкости будет разряжаться дольше, и быстрее разрядится на меньшую величину сопротивления.
Разряд конденсатора. Если к заряженному конденсатору подключить сопротивление нагрузки, то ток через нее вначале будет максимальным, затем плавно упадет до нуля. Напряжение на его обкладках тоже будет изменяться по экспоненциальному закону.
Схема разряда конденсатораВременные характеристики разряда конденсатора
Применение конденсаторов
Наряду с резисторами конденсаторы являются самыми распространенными компонентами. Ни одно электронное изделие не может без него обойтись. Вот краткий перечень направлений использования конденсаторов.
Блоки питания: в качестве сглаживающих фильтров при преобразовании пульсирующего тока в постоянный.
Звуковоспроизводящая техника: создание при помощи RC-цепочек элементов схем, пропускающих звуковые сигналы одних частот и задерживая остальные. За счет этого удается регулировать тембр и формировать амплитудно-частотные характеристики устройств.
Радио- и телевизионная техника: совместно с катушками индуктивности конденсаторы используются в составе устройств настройки на передающую станцию, выделения полезного сигнала, фильтрации помех.
Электротехника. Для создания фазовых сдвигов в обмотках однофазных электродвигателей или в схемах подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть. Используются в установках, компенсирующих реактивную мощность.
При помощи конденсаторов можно накопить заряд, превышающий по мощности источник питания. Это используется для работы фотовспышек, а также в установках для отыскания повреждений в кабельных линиях, выдающих мощный высоковольтный импульс в место повреждения.
Источник: http://electric-tolk.ru/naznachenie-i-princip-raboty-kondensatora/
