Calculul online al condensatorului de stingere al unei surse de alimentare fără transformator (10+)
Surse de alimentare fără transformator - Calculul online al condensatorului de stingere a unei surse de alimentare fără transformator
Dar schema (A1) nu va funcționa, deoarece curentul trece prin condensator într-o singură direcție. Va încărca rapid condensatorul. După aceasta, tensiunea nu va mai fi furnizată circuitului. Este necesar ca condensatorul, încărcat într-o jumătate de ciclu, să poată fi descărcat în celălalt. Pentru a face acest lucru, în diagramă (A2) a fost introdusă o a doua diodă.
Tensiunea de rețea este furnizată între borna marcată 220V și firul comun. Rezistor R2 necesare pentru a limita supratensiunea curentului. Când circuitul funcționează în mod staționar cu o tensiune de rețea de bună calitate, nu există supratensiuni de curent. Dar în momentul pornirii, putem ajunge nu la valoarea zero a tensiunii de intrare (care ar fi optimă), ci la orice valoare, până la amplitudine. Condensatorul este descărcat, astfel încât partea de joasă tensiune va fi conectată direct la amplitudinea de 310V a tensiunii de rețea. Este necesar ca diodele să nu se ardă în acest moment. Pentru a face acest lucru:
[Rezistenta R2, Ohm] = 310 / [Impuls de curent unic maxim admisibil prin diodă, A]
Din nefericire, se găsesc periodic erori în articole, acestea sunt corectate, articolele sunt completate, dezvoltate și sunt pregătite altele noi. Abonează-te la știri pentru a fi la curent.
Dacă ceva nu este clar, asigurați-vă că întrebați!
Pune o întrebare. Discuția articolului. mesaje.
Bună seara. Indiferent cât de mult am încercat, nu am putut folosi formulele date pentru Fig. 1.2 pentru a determina valorile capacităților condensatoarelor C1 și C2 cu valorile date date în tabelul dvs. (Uin ~ 220V, Uout 15V, Iout 100mA, f 50Hz). Am o problemă, porniți bobina unui releu DC de dimensiuni mici la o tensiune de funcționare de -25V într-o rețea de ~220V, curentul de funcționare al bobinei este I = 35mA. Poate că nu fac ceva
Calculul inductanței și curentului pentru conexiunea în paralel și în serie...
Condensator de aer, electrolitic, film, mica, ceramica...
Caracteristicile condensatoarelor diferite tipuri. Aplicație. Scheme tipice...
Circuit, circuit de întârziere pornire/oprire. Simetric, asimetric...
Schema circuitului de întârziere la pornire/oprire bazată pe declanșatorul Schmitt...
Controlul automat al temperaturii fluidului de încălzire (apă,...
Termostat inteligent cazan de incalzire....
Pentru că trebuie să rezolvați cu competență două probleme simultan:
- Limitați curentul direct prin LED pentru a preveni arderea acestuia.
- Protejați LED-ul de defectarea prin curent invers.
Dacă ignorați oricare dintre aceste puncte, LED-ul va fi acoperit instantaneu cu un bazin de cupru.
În cel mai simplu caz, puteți limita curentul prin LED cu un rezistor și/sau condensator. Și puteți preveni defecțiunile de la tensiune inversă folosind o diodă convențională sau un alt LED.
Prin urmare cel mai mult circuit simplu Conectarea unui LED la 220V constă doar din câteva elemente:
Dioda de protecție poate fi aproape orice, pentru că tensiunea sa inversă nu va depăși niciodată tensiunea directă pe LED, iar curentul este limitat de un rezistor.
Rezistența și puterea rezistenței de limitare (balast) depind de curentul de funcționare al LED-ului și se calculează conform legii lui Ohm:
R = (U în - U LED) / I
Și puterea de disipare a rezistenței se calculează după cum urmează:
P = (U în - U LED) 2 / R
unde Uin = 220 V,
U LED - tensiunea directă (de operare) a LED-ului. De obicei, se află în intervalul de 1,5-3,5 V. Pentru unul sau două LED-uri poate fi neglijat și, în consecință, simplificați formula la R = U în / I,
I - curent LED. Pentru LED-urile indicatoare convenționale, curentul va fi de 5-20 mA.
Exemplu de calcul al unui rezistor de balast
Să presupunem că trebuie să obținem curentul mediu prin LED = 20 mA, prin urmare rezistența ar trebui să fie:
R = 220V/0,020A = 11000 Ohm(luați două rezistențe: 10 + 1 kOhm)
P = (220V) 2 /11000 = 4,4 W(luați cu rezervă: 5 W)
Valoarea necesară a rezistenței poate fi luată din tabelul de mai jos.
Tabelul 1. Dependența curentului LED de rezistența rezistenței de balast.
| Rezistența rezistenței, kOhm | Valoarea amplitudinii curentului prin LED, mA | Curent mediu LED, mA | Curentul mediu al rezistenței, mA | Puterea rezistenței, W |
|---|---|---|---|---|
| 43 | 7.2 | 2.5 | 5 | 1.1 |
| 24 | 13 | 4.5 | 9 | 2 |
| 22 | 14 | 5 | 10 | 2.2 |
| 12 | 26 | 9 | 18 | 4 |
| 10 | 31 | 11 | 22 | 4.8 |
| 7.5 | 41 | 15 | 29 | 6.5 |
| 4.3 | 72 | 25 | 51 | 11.3 |
| 2.2 | 141 | 50 | 100 | 22 |
Alte opțiuni de conectare
În circuitele anterioare, dioda de protecție a fost conectată spate în spate, dar poate fi plasată astfel: 
Acesta este al doilea circuit pentru pornirea LED-urilor de 220 de volți fără driver. În acest circuit, curentul prin rezistor va fi de 2 ori mai mic decât în prima opțiune. Și, prin urmare, va elibera de 4 ori mai puțină putere. Acesta este un plus sigur.
Dar există și un minus: tensiunea de rețea completă (amplitudinea) este aplicată diodei de protecție, astfel încât nicio diodă nu va funcționa aici. Va trebui să găsiți ceva cu o tensiune inversă de 400 V sau mai mare. Dar în zilele noastre aceasta nu este deloc o problemă. Dioda omniprezentă de 1000 de volți, 1N4007 (KD258), este perfectă, de exemplu.
În ciuda concepției greșite comune, în timpul semiciclurilor negative ale tensiunii de rețea, LED-ul va fi încă într-o stare de defecțiune electrică. Dar datorită faptului că rezistența joncțiunii p-n polarizate invers a diodei de protecție este foarte mare, curentul de defectare nu va fi suficient pentru a deteriora LED-ul.
Atenţie! Toate cele mai simple circuite pentru conectarea LED-urilor de 220 volți au o conexiune galvanică directă la rețea, așa că atingerea ORICE punct al circuitului este EXTREM DE PERICULOASĂ!
Pentru a reduce valoarea curentului de atingere, trebuie să înjumătățiți rezistorul în două părți, astfel încât să iasă așa cum se arată în imagini: 
Datorită acestei soluții, chiar dacă faza și zero sunt inversate, curentul care trece printr-o persoană către „pământ” (dacă este atins accidental) nu poate depăși 220/12000 = 0,018A. Și asta nu mai este atât de periculos.
Ce zici de pulsații?
În ambele scheme, LED-ul se va aprinde numai în timpul semiciclului pozitiv al tensiunii de rețea. Adică va pâlpâi la o frecvență de 50 Hz sau de 50 de ori pe secundă, iar intervalul de pulsații va fi egal cu 100% (10 ms pornit, 10 ms oprit și așa mai departe). Va fi vizibil pentru ochi.
În plus, atunci când LED-urile pâlpâitoare luminează orice obiecte în mișcare, de exemplu, palele ventilatorului, roțile de bicicletă etc., va apărea inevitabil un efect stroboscopic. În unele cazuri, acest efect poate fi inacceptabil sau chiar periculos. De exemplu, atunci când lucrezi la o mașină, poate părea că tăietorul este nemișcat, dar de fapt se rotește cu o viteză vertiginoasă și așteaptă doar să pui degetele acolo.
Pentru a face ondulația mai puțin vizibilă, puteți dubla frecvența de comutare a LED-ului folosind un redresor cu undă completă (punte de diode): 
Vă rugăm să rețineți că, în comparație cu circuitul #2 cu aceeași valoare a rezistenței, am obținut de două ori curentul mediu. Și, în consecință, de patru ori puterea de disipare a rezistențelor.
Nu există cerințe speciale pentru puntea de diode, principalul lucru este că diodele care o compun pot rezista la jumătate din curentul de funcționare al LED-ului. Tensiunea inversă pe fiecare dintre diode va fi complet neglijabilă.
O altă opțiune este de a organiza comutarea spate în spate a două LED-uri. Apoi, unul dintre ei va arde în timpul semi-undului pozitiv, iar al doilea - în timpul semi-undului negativ. 
Trucul este că, cu această conexiune, tensiunea inversă maximă pe fiecare dintre LED-uri va fi egală cu tensiunea directă a celuilalt LED (mai câțiva volți maxim), astfel încât fiecare dintre LED-uri va fi protejat în mod fiabil de defecțiuni.
LED-urile trebuie plasate cât mai aproape unul de celălalt. În mod ideal, încercați să găsiți un LED dual, în care ambele cristale să fie plasate în aceeași carcasă și fiecare să aibă propriile terminale (deși nu am mai văzut așa ceva).
În general, pentru LED-urile care îndeplinesc o funcție de indicator, cantitatea de ondulație nu este foarte importantă. Pentru ei, cel mai important lucru este diferența cea mai vizibilă dintre stările de pornire și oprire (indicație pornit/oprit, redare/înregistrare, încărcare/descărcare, normal/de urgență etc.)
Dar atunci când creați lămpi, ar trebui să încercați întotdeauna să reduceți pulsațiile la minimum. Și nu atât din cauza pericolelor efectului stroboscopic, cât din cauza efectelor nocive ale acestora asupra organismului.
Ce pulsații sunt considerate acceptabile?
Totul depinde de frecvență: cu cât este mai scăzută, cu atât pulsațiile sunt mai vizibile. La frecvențe de peste 300 Hz, ondulațiile devin complet invizibile și nu sunt deloc normalizate, adică chiar și 100% sunt considerate normale.
În ciuda faptului că pulsațiile luminoase la frecvențe de 60-80 Hz și mai mari nu sunt percepute vizual, cu toate acestea, ele pot provoca oboseală oculară crescută, oboseală generală, anxietate și scăderea productivității. lucrare vizuală si chiar dureri de cap.
Pentru a preveni consecințele de mai sus, standard international IEEE 1789-2015 recomandă un nivel maxim de ondulație de luminanță pentru o frecvență de 100 Hz de 8% (nivel de siguranță garantat de 3%). Pentru o frecvență de 50 Hz, acestea vor fi de 1,25%, respectiv 0,5%. Dar asta este pentru perfecționiști.
De fapt, pentru ca pulsațiile de luminozitate ale LED-urilor să nu mai fie măcar oarecum enervante, este suficient ca acestea să nu depășească 15-20%. Acesta este exact nivelul de pâlpâire al lămpilor cu incandescență de putere medie și, totuși, nimeni nu s-a plâns vreodată de ele. Da, iar SNiP-ul nostru rusesc 23/05/95 permite o pâlpâire ușoară de 20% (și numai pentru deosebit de minuțios și munca responsabila necesar crescut la 10%).
Conform GOST 33393-2015 "Clădiri și structuri. Metode de măsurare a coeficientului de pulsație de iluminare" Pentru a evalua magnitudinea pulsațiilor, se introduce un indicator special - coeficientul de pulsație (Kp).
Coeff. pulsațiile sunt în general calculate folosind o formulă complexă folosind funcţie integrală, dar pentru vibratii armonice formula se simplifică la următoarele:
K p = (E max - E min) / (E max + E min) ⋅ 100%,
unde E max este valoarea maximă de iluminare (amplitudine), iar E min este minimă. 
Vom folosi această formulă pentru a calcula capacitatea condensatorului de netezire.
Puteți determina foarte precis pulsațiile oricărei surse de lumină folosind panou solar si osciloscop: 
Cum se reduce ondulația?
Să vedem cum să conectăm un LED la o rețea de 220 de volți pentru a reduce ondulația. Pentru a face acest lucru, cel mai simplu mod este să lipiți un condensator de stocare (netezire) în paralel cu LED-ul: 
Datorită rezistenței neliniare a LED-urilor, calcularea capacității acestui condensator este o sarcină destul de netrivială.
Cu toate acestea, această sarcină poate fi simplificată făcând câteva ipoteze. Mai întâi, imaginați-vă LED-ul ca un rezistor fix echivalent: 
Și în al doilea rând, pretindeți că luminozitatea LED-ului (și, în consecință, iluminarea) are dependență liniară din curent.
Calculul capacității condensatorului de netezire
Să presupunem că vrem să obținem coeficientul. ondulație de 2,5% la un curent prin LED-ul de 20 mA. Și să avem la dispoziție un LED pe care, la un curent de 20 mA, scade 2 V Frecvența rețelei, ca de obicei, este de 50 Hz.
Deoarece am decis că luminozitatea depinde liniar de curentul prin LED și am reprezentat LED-ul în sine ca un simplu rezistor, putem înlocui cu ușurință iluminarea în formula pentru calcularea coeficientului de ondulare cu tensiunea de pe condensator:
K p = (U max - U min) / (U max + U min) ⋅ 100%
Înlocuim datele originale și calculăm U min:
2,5% = (2V - U min) / (2V + U min) ⋅ 100% => U min = 1,9V
Perioada fluctuațiilor de tensiune în rețea este de 0,02 s (1/50).
Astfel, oscilograma de tensiune de pe condensator (și, prin urmare, pe LED-ul nostru simplificat) va arăta cam așa: 
Să ne amintim trigonometria și să calculăm timpul de încărcare al condensatorului (pentru simplitate, nu vom ține cont de rezistența rezistorului de balast):
t sarcina = arccos(U min /U max) / 2πf = arccos(1,9/2) / (2 ⋅ 3.1415⋅ 50) = 0,0010108 s
În restul perioadei, Conderul va fi externat. Mai mult, perioada în acest caz trebuie redusă la jumătate, deoarece Folosim un redresor cu undă completă:
t descărcare = T - t încărcare = 0,02/2 - 0,0010108 = 0,008989 s
Rămâne de calculat capacitatea:
LED C=I ⋅ dt/dU = 0,02 ⋅ 0,008989/(2-1,9) = 0,0018 F (sau 1800 µF)
În practică, este puțin probabil ca cineva să instaleze un condensator atât de mare de dragul unui LED mic. Deși, dacă scopul este de a obține o ondulație de 10%, atunci este nevoie de doar 440 μF.
Creștem eficiența
Ați observat câtă putere este eliberată prin rezistența de stingere? Puterea care se irosește. Este posibil să o reduceți cumva?
Se dovedește că încă se poate! Este suficient să luați o rezistență reactivă (condensator sau inductor) în loc de o rezistență activă (rezistor).
Probabil că vom scoate imediat clapeta de accelerație din cauza volumului său și a posibilelor probleme cu EMF de auto-inducție. Și te poți gândi la condensatori.
După cum știți, un condensator de orice capacitate are o rezistență infinită pentru curent continuu. Dar rezistența AC este calculată folosind această formulă:
Rc = 1/2πfC
adică cu cât capacitatea este mai mare Cși cu cât frecvența curentă este mai mare f- cu cât rezistența este mai mică.
Frumusețea este că în reactanță puterea este și reactivă, adică ireală. Pare să fie acolo, dar parcă nu este acolo. De fapt, această putere nu funcționează, ci pur și simplu se întoarce înapoi la sursa de alimentare (priză). Contoarele de uz casnic nu iau în calcul, așa că nu va trebui să plătiți pentru asta. Da, creează o încărcare suplimentară în rețea, dar este puțin probabil să vă deranjeze mult ca utilizator final =)
Astfel, circuitul nostru de alimentare cu LED-uri de la 220V ia următoarea formă: 
Dar! În această formă este mai bine să nu îl utilizați, deoarece în acest circuit LED-ul este vulnerabil la zgomotul de impuls.
Pornirea sau oprirea unei sarcini inductive puternice situată pe aceeași linie cu tine (motor de aer condiționat, compresor frigider, aparat de sudură etc.) duce la apariția unor supratensiuni foarte scurte în rețea. Condensatorul C1 reprezintă o rezistență aproape zero pentru ei, prin urmare un impuls puternic va merge direct la C2 și VD5.
Un alt moment periculos apare dacă circuitul este pornit în momentul antinodului de tensiune din rețea (adică chiar în momentul în care tensiunea din priză este la valoarea sa de vârf). Deoarece C1 este complet descărcat în acest moment, determinând trecerea prea multă curent prin LED.
Toate acestea în timp conduc la degradarea progresivă a cristalului și la o scădere a luminozității strălucirii.
Pentru a evita astfel de consecințe triste, circuitul trebuie suplimentat cu un mic rezistor de stingere de 47-100 Ohmi și o putere de 1 W. În plus, rezistența R1 va acționa ca o siguranță în cazul defecțiunii condensatorului C1.
Se pare că circuitul pentru conectarea unui LED la o rețea de 220 de volți ar trebui să fie astfel: 
Și mai rămâne o mică nuanță: dacă deconectați acest circuit de la priză, atunci o cantitate de încărcare va rămâne pe condensatorul C1. Tensiunea reziduală va depinde de momentul în care circuitul de alimentare a fost întrerupt și în unele cazuri poate depăși 300 de volți.
Și deoarece condensatorul nu are unde să se descarce decât prin rezistența sa internă, încărcarea poate fi reținută pentru o perioadă foarte lungă de timp (o zi sau mai mult). Și în tot acest timp Conderul te va aștepta pe tine sau pe copilul tău, prin care poate fi descărcat corespunzător. Mai mult, pentru a primi un șoc electric, nu trebuie să intri în adâncurile circuitului, trebuie doar să atingi ambele contacte ale mufei.
Pentru a ajuta condensatorul să scape de sarcina inutilă, conectăm orice rezistor de înaltă rezistență (de exemplu, 1 MOhm) în paralel cu acesta. Acest rezistor nu va avea niciun efect asupra modului de funcționare proiectat al circuitului. Nici măcar nu se va încălzi.
Astfel, diagrama completată pentru conectarea unui LED la o rețea de 220V (ținând cont de toate nuanțele și modificările) va arăta astfel: 
Valoarea capacității condensatorului C1 pentru a obține curentul necesar prin LED poate fi luată imediat din, sau o puteți calcula singur.
Calculul unui condensator de stingere pentru un LED
Nu voi da calcule matematice obositoare, vă voi oferi imediat o formulă gata făcută pentru capacitate (în Farads):
C = I / (2πf√(intrare U 2 - LED U 2))[F],
unde I este curentul prin LED, f este frecvența curentului (50 Hz), U in este valoarea efectivă a tensiunii rețelei (220V), U LED este tensiunea pe LED.
Dacă calculul este efectuat pentru un număr mic de LED-uri conectate în serie, atunci expresia √(U 2 input - U 2 LED) este aproximativ egală cu U input, prin urmare formula poate fi simplificată:
C ≈ 3183 ⋅ I LED / U in[µF]
și, deoarece facem calcule pentru Uin = 220 volți, atunci:
C ≈ 15⋅I LED[µF]
Astfel, la pornirea LED-ului la o tensiune de 220 V, pentru fiecare 100 mA de curent, vor fi necesare aproximativ 1,5 μF (1500 nF) de capacitate.
Pentru cei care nu se pricep la matematică, valorile precalculate pot fi luate din tabelul de mai jos.
Tabelul 2. Dependența curentului prin LED-uri de capacitatea condensatorului de balast.
| C1 | 15nF | 68 nF | 100 nF | 150 nF | 330nF | 680 nF | 1000 nF |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| eu LED | 1 mA | 4,5 mA | 6,7 mA | 10 mA | 22 mA | 45 mA | 67 mA |
Câteva despre condensatori în sine
Se recomandă utilizarea condensatoarelor de suprimare a zgomotului din clasa Y1, Y2, X1 sau X2 pentru o tensiune de cel puțin 250 V ca condensatoare de amortizare. Au o carcasă dreptunghiulară cu numeroase marcaje de certificat. Arata asa: 
În scurt:
- X1- utilizat în dispozitivele industriale conectate la retea trifazata. Aceste condensatoare sunt garantate să reziste la o supratensiune de 4 kV;
- X2- cele mai comune. Folosit în aparate electrocasnice cu o tensiune nominală de rețea de până la 250 V, rezistă la supratensiuni de până la 2,5 kV;
- Y1- functioneaza la tensiune nominala de retea de pana la 250 V si rezista tensiune de impuls până la 8 kV;
- Y2- un tip destul de comun, poate fi folosit la tensiuni de rețea de până la 250 V și poate rezista la impulsuri de 5 kV.
Este permisă utilizarea condensatoarelor cu film domestic K73-17 la 400 V (sau mai bine, la 630 V). 
Astăzi, „batoanele de ciocolată” chinezești (CL21) sunt răspândite, dar datorită fiabilității lor extrem de scăzute, vă recomand cu căldură să rezistați tentației de a le folosi în circuitele dumneavoastră. Mai ales ca condensatori de balast. 
Atenţie! Condensatorii polari nu trebuie folosiți niciodată ca condensatori de balast!
Deci, ne-am uitat la modul de conectare a unui LED la 220V (circuite și calculele acestora). Toate exemplele oferite în acest articol sunt potrivite pentru unul sau mai multe LED-uri de putere redusă, dar sunt complet impracticabile pentru lămpi puternice, de exemplu, lămpi sau spoturi - pentru ele este mai bine să folosiți ceea ce se numește șoferi.
După ce a citit acest titlu, cineva poate întreba: „De ce?” Da, dacă doar îl conectați la o priză, chiar dacă îl porniți după o anumită schemă, nu are nicio semnificație practică și nu va aduce nicio informație utilă. Dar dacă conectați același LED în paralel la un element de încălzire controlat de un termostat, puteți monitoriza vizual funcționarea întregului dispozitiv. Uneori, o astfel de indicație vă permite să scăpați de multe probleme și necazuri minore.
În lumina a ceea ce s-a spus deja, sarcina pare banală: instalați doar un rezistor de limitare de valoarea necesară și problema este rezolvată. Dar toate acestea sunt bune dacă alimentați LED-ul rectificat tensiune constantă: de îndată ce LED-ul a fost conectat în direcția înainte, a rămas așa.
Când lucrați la tensiune alternativă, totul nu este atât de simplu. Cert este că, pe lângă tensiunea continuă, LED-ul va fi afectat și de tensiunea de polaritate inversă, deoarece fiecare semiciclu al undei sinusoidale își schimbă semnul în cel opus. Această tensiune inversă nu va lumina LED-ul, dar îl poate face inutilizabil foarte repede. Prin urmare, este necesar să se ia măsuri de protecție împotriva acestei tensiuni „dăunătoare”.
În cazul tensiunii de rețea, calculul rezistenței de stingere ar trebui să se bazeze pe o valoare a tensiunii de 310V. De ce? Totul este foarte simplu aici: 220V este , valoarea amplitudinii va fi 220 * 1.41 = 310V. Tensiunea de amplitudine este de două (1,41) ori mai mare decât tensiunea rădăcină, iar acest lucru nu trebuie uitat. Aceasta este tensiunea directă și inversă care va fi aplicată LED-ului. Din valoarea de 310V trebuie calculată rezistența rezistorului de stingere și tocmai din această tensiune, doar cu polaritate inversă, LED-ul trebuie protejat.
Cum să protejați un LED de tensiune inversă
Pentru aproape toate LED-urile, tensiunea inversă nu depășește 20V, deoarece nimeni nu avea de gând să facă un redresor de înaltă tensiune pentru ele. Cum să scapi de un astfel de flagel, cum să protejezi LED-ul de această tensiune inversă?
Se dovedește că totul este foarte simplu. Prima modalitate este să conectați unul obișnuit în serie cu LED-ul cu o tensiune inversă mare (nu mai mică de 400V), de exemplu, 1N4007 - tensiune inversă 1000V, curent direct 1A. El este cel care nu va rata înaltă tensiune polaritate negativă la LED. Diagrama unei astfel de protecție este prezentată în Fig. 1a.
A doua metodă, nu mai puțin eficientă, este să ocoliți pur și simplu LED-ul cu o altă diodă conectată spate la spate - în paralel, Fig. 1b. Cu această metodă, dioda de protecție nici măcar nu trebuie să fie cu o tensiune inversă mare, este suficientă orice diodă de putere mică, de exemplu KD521.
Mai mult, puteți pur și simplu să porniți două LED-uri în paralel: deschizându-se alternativ, acestea se vor proteja reciproc și ambele vor emite lumină, așa cum se arată în Figura 1c. Aceasta este deja a treia metodă de protecție. Toate cele trei scheme de protecție sunt prezentate în Figura 1.
Figura 1. Circuite de protecție a tensiunii inverse LED
Rezistorul limitator din aceste circuite are o rezistență de 24KOhm, care, la o tensiune de funcționare de 220V, furnizează un curent de ordinul 220/24 = 9,16 mA, care poate fi rotunjit la 9. Atunci puterea rezistorului de stingere va fi fie 9 * 9 * 24 = 1944 mW, aproape doi wați. Asta în ciuda faptului că curentul prin LED este limitat la 9mA. Dar utilizarea pe termen lung a unui rezistor la putere maximă nu va duce la nimic bun: mai întâi se va înnegri și apoi se va arde complet. Pentru a preveni acest lucru, se recomandă instalarea a două rezistențe de 12KΩ în serie cu o putere de 2W fiecare.
Dacă setați nivelul curent la 20mA, acesta va fi și mai mult - 20*20*12=4800mW, aproape 5W! Desigur, nimeni nu își poate permite o sobă de o asemenea putere pentru a încălzi o cameră. Acesta se bazează pe un LED, dar dacă există unul întreg?
Condensator - rezistenta fara wattle
Circuitul prezentat în figura 1a folosește dioda de protecție D1 pentru a „închide” semiciclul negativ Tensiune AC, prin urmare puterea rezistorului de stingere este redusă la jumătate. Dar totuși, puterea rămâne foarte semnificativă. Prin urmare, este adesea folosit ca rezistor limitator: nu va limita curentul mai rău decât un rezistor, dar nu va genera căldură. Nu fără motiv, un condensator este adesea numit rezistență lipsită de bătăi. Această metodă de comutare este prezentată în Figura 2.
Figura 2. Circuit pentru conectarea unui LED printr-un condensator de balast
Totul pare să fie bine aici, există chiar și o diodă de protecție VD1. Dar două detalii nu sunt furnizate. În primul rând, condensatorul C1, după oprirea circuitului, poate rămâne încărcat și stoca o încărcare până când cineva îl descarcă cu propria mână. Și asta, credeți-mă, se va întâmpla cu siguranță într-o zi. Șocul electric este, desigur, nu fatal, dar destul de sensibil, neașteptat și neplăcut.
Prin urmare, pentru a evita o astfel de neplăcere, acești condensatori de stingere sunt ocoliți cu un rezistor cu o rezistență de 200...1000KOhm. Aceeași protecție este instalată în sursele de alimentare fără transformator cu un condensator de stingere, în optocuple și în alte circuite. În figura 3, acest rezistor este desemnat R1.
Figura 3. Diagrama de conectare a unui LED la o rețea de iluminat
Pe lângă rezistorul R1, pe diagramă apare și rezistorul R2. Scopul său este de a limita creșterea curentului prin condensator atunci când se aplică tensiune, ceea ce ajută la protejarea nu numai a diodelor, ci și a condensatorului în sine. Din practică se știe că, în absența unui astfel de rezistor, condensatorul se rupe uneori, capacitatea sa devine mult mai mică decât cea nominală. Inutil sa mai spunem ca condensatorul trebuie sa fie ceramic pentru o tensiune de functionare de minim 400V sau special pentru functionarea in circuite de curent alternativ pentru o tensiune de 250V.
Rezistorul R2 joacă un alt rol important: în cazul unei defecțiuni a condensatorului, acesta acționează ca o siguranță. Bineînțeles că și LED-urile vor trebui înlocuite, dar cel puțin fire de conectare va rămâne intactă. De fapt, așa funcționează o siguranță în orice dispozitiv - tranzistoarele s-au ars și PCB rămas aproape neatins.
Diagrama prezentată în Figura 3 prezintă un singur LED, deși de fapt mai multe dintre ele pot fi conectate în serie. Dioda de protecție își va face față singură sarcinii, dar capacitatea condensatorului de balast va trebui calculată, cel puțin aproximativ, dar totuși.
Pentru a calcula rezistența rezistenței de stingere, este necesar să scădeți căderea de tensiune pe LED-ul din tensiunea de alimentare. Dacă mai multe LED-uri sunt conectate în serie, adăugați pur și simplu tensiunile lor și, de asemenea, scădeți-le din tensiunea de alimentare. Cunoscând această tensiune reziduală și curentul necesar, este foarte simplu să calculăm rezistența rezistenței conform legii lui Ohm: R=(U-Uд)/I*0,75.
Aici U este tensiunea de alimentare, Ud este căderea de tensiune pe LED-uri (dacă LED-urile sunt conectate în serie, atunci Ud este suma căderilor de tensiune pe toate LED-urile), I este curentul prin LED-uri, R este rezistența a rezistorului de stingere. Aici, ca întotdeauna, tensiunea este în Volți, curentul este în Amperi, rezultatul este în Ohmi, 0,75 este un coeficient pentru creșterea fiabilității. Această formulă a fost deja dată în articol.
Cantitatea de cădere de tensiune directă pentru LED-urile de diferite culori este diferită. La un curent de 20mA, LED-urile roșii au 1,6...2,03V, galben 2,1...2,2V, verde 2,2...3,5V, albastru 2,5...3,7V. LED-urile albe cu un spectru larg de emisie de 3,0...3,7V au cea mai mare cădere de tensiune. Este ușor de observat că răspândirea acestui parametru este destul de largă.
Iată căderile de tensiune ale doar câteva tipuri de LED-uri, pur și simplu după culoare. De fapt, există mult mai multe dintre aceste culori, iar semnificația exactă poate fi găsită doar în documentația tehnică pentru un anumit LED. Dar adesea acest lucru nu este necesar: pentru a obține un rezultat acceptabil pentru practică, este suficient să înlocuiți o valoare medie (de obicei 2V) în formulă, desigur, dacă aceasta nu este o ghirlandă de sute de LED-uri.
Pentru a calcula capacitatea condensatorului de stingere, se utilizează formula empirică C=(4,45*I)/(U-Ud),
unde C este capacitatea condensatorului în microfarad, I este curentul în miliamperi, U este tensiunea de vârf a rețelei în volți. Când utilizați un lanț de trei LED-uri albe conectate în serie, Ud este de aproximativ 12V, tensiunea de amplitudine U a rețelei este de 310V, pentru a limita curentul la 20mA veți avea nevoie de un condensator cu o capacitate
C=(4,45*I)/(U-Ud)= C=(4,45*20)/(310-12)= 0,29865 uF, aproape 0,3 uF.
Cea mai apropiată valoare standard pentru capacitatea condensatorului este de 0,15 µF, prin urmare, pentru a o utiliza în acest circuit, va trebui să utilizați doi condensatori conectați în paralel. Aici trebuie făcută o remarcă: formula este valabilă doar pentru o frecvență de tensiune alternativă de 50 Hz. Pentru alte frecvențe rezultatele vor fi incorecte.
Condensatorul trebuie verificat mai întâi
Înainte de a utiliza condensatorul, acesta trebuie testat. Pentru început, trebuie doar să porniți rețeaua de 220V, de preferință printr-o siguranță de 3...5A, iar după 15 minute verificați prin atingere pentru a vedea dacă există vreo încălzire vizibilă? Dacă condensatorul este rece, atunci îl puteți folosi. În caz contrar, asigurați-vă că luați altul și verificați-l mai întâi. La urma urmei, 220V nu mai este 12V, totul este puțin diferit aici!
Dacă acest test a avut succes și condensatorul nu s-a încălzit, atunci puteți verifica dacă a existat o eroare în calcule sau dacă condensatorul are capacitatea corectă. Pentru a face acest lucru, trebuie să conectați condensatorul la rețea ca în cazul precedent, doar printr-un ampermetru. Desigur, ampermetrul trebuie să fie AC.
Acesta este un memento că nu toate multimetrele digitale moderne pot măsura curentul alternativ: instrumentele simple, ieftine, de exemplu, foarte populare printre amatorii de radio, pot măsura doar D.C. Nimeni nu știe ce va arăta un astfel de ampermetru la măsurarea curentului alternativ. Cel mai probabil va fi prețul lemnului de foc sau temperatura de pe Lună, dar nu curent alternativ printr-un condensator.
Dacă curentul măsurat este aproximativ același cu cel obținut la calcularea utilizând formula, atunci puteți conecta în siguranță LED-urile. Dacă în loc de 20...30mA așteptați, rezultă 2...3A, atunci există fie o eroare în calcule, fie marcajele condensatorului au fost citite incorect.
Întrerupătoare iluminate
Aici vă puteți concentra pe o altă metodă de conectare a unui LED la o rețea de iluminat, folosită. Dacă dezasamblați un astfel de comutator, veți descoperi că acolo nu există diode de protecție. Deci, totul este scris chiar deasupra prostiilor? Deloc, trebuie doar să aruncați o privire mai atentă la comutatorul dezasamblat sau, mai precis, la valoarea rezistenței. De regulă, valoarea sa nominală este de cel puțin 200KOhm, poate chiar puțin mai mult. În acest caz, este evident că curentul prin LED va fi limitat la aproximativ 1mA. Circuitul comutatorului iluminat din spate este prezentat în Figura 4.
Figura 4. Schema de conectare a LED-urilor într-un comutator iluminat din spate
Aici, un rezistor ucide mai multe păsări dintr-o singură piatră. Desigur, curentul prin LED va fi mic, va străluci slab, dar destul de puternic pentru a vedea această strălucire noapte întunecată in camera. Dar în timpul zilei această strălucire nu este deloc necesară! Asa ca lasa-te sa stralucesti neobservat.
În acest caz, curentul invers va fi, de asemenea, slab, atât de slab încât în niciun caz nu va arde LED-ul. De aici economiile exacte ale unei singure diode de protecție, care a fost descrisă mai sus. Atunci când se produc milioane, și poate chiar miliarde, de comutatoare pe an, economiile sunt considerabile.
S-ar părea că după citirea articolelor despre LED-uri, toate întrebările despre utilizarea lor sunt clare și de înțeles. Dar există încă multe subtilități și nuanțe atunci când includ LED-uri în diferite circuite. De exemplu, conexiuni paralele și seriale sau, cu alte cuvinte, circuite bune și proaste.
Uneori doriți să asamblați o ghirlandă de câteva zeci de LED-uri, dar cum să o calculați? Câte LED-uri pot fi conectate în serie dacă există o sursă de alimentare cu o tensiune de 12 sau 24 V? Acestea și alte întrebări vor fi discutate în următorul articol, pe care îl vom numi „Circuite LED bune și rele”.
Articolul oferă o metodă de calcul a capacității condensator de stingereși tensiunea la bornele sale în circuitul de sarcină activă,în special, un fier de lipit, care poate reduce semnificativ cantitatea de calcule, reducându-le la minimum, ceea ce simplifică calculele și reduce timpul, este necesar să se selecteze un condensator de stingere cu capacitatea necesară și tensiunea nominală corespunzătoare.
Materialul prezentat sugerează metoda de calcul a capacitatii condensatoruluiși tensiunea de pe el în timpul său conexiune secvenţială cu un fier de lipit și sunt luate în considerare două opțiuni. În prima opțiune, este necesar să reduceți puterea fierului de lipit cu cantitatea necesară folosind un condensator de stingere, iar în a doua, porniți fier de lipit de joasă tensiuneîntr-o rețea de 220 V, stingând surplusul de tensiune cu un condensator.
Implementarea primei variante(Fig. 1) presupune două calcule cu date inițiale (curentul consumat de fierul de lipit din rețeaua I și rezistența fierului de lipit R1), apoi două calcule intermediare (curentul consumat de fierul de lipit la putere mai mică cu puterea necesară). valoarea II și capacitatea condensatorului Rc) și, în final, ultimele două calcule care dau necesarul
Fig.1
valorile capacității condensatorului C la o frecvență de 50 Hz și tensiunea la bornele condensatorului Uc). Astfel, pentru a rezolva problema conform primei opțiuni, este necesar să efectuați 6 calcule.
Conform celei de-a doua opțiuni (Fig. 2),pentru a rezolva problema, este necesar să efectuați două calcule cu datele inițiale, ca în prima opțiune și anume: găsiți curentul
I, consumat de fierul de lipit din rețea, și rezistența fierului de lipit R, urmează apoi un calcul intermediar, din care, ca în prima variantă, se află capacitatea condensatorului Rc și, în final, ultimele două calcule, din care se determină capacitatea condensatorului C la o frecvență de 50 Hz și on-
Fig.2
tensiunea la bornele condensatorului Uc. Astfel, pentru a rezolva problema folosind a doua opțiune, este necesar să se efectueze cinci calcule.
Rezolvarea problemelor folosind ambele opțiuni necesită o anumită perioadă de timp. Tehnica nu permite determinarea imediată a capacității condensatorului de stingere și, în consecință, a tensiunii la bornele sale într-o singură etapă, ocolind calculele inițiale și intermediare.
Am putut găsi expresii care ne permit să calculăm imediat, într-un singur pas, capacitatea condensatorului de stingere și apoi tensiunea la bornele sale pentru prima opțiune. În mod similar, a fost obținută o expresie pentru a determina capacitatea condensatorului de stingere pentru a doua opțiune.
Opțiunea 1. Avem un fier de lipit de 100 W 220 V și dorim să-l funcționăm la o putere de 60 W, folosind un condensator de stingere conectat în serie cu acesta. Date inițiale: puterea nominală a fierului de lipit P = 100 W; tensiunea nominală a rețelei U = 220 V; puterea necesara fierului de lipit P1 = 60 W. Este necesar să se calculeze capacitatea condensatorului și tensiunea la bornele acestuia conform Fig. 1. Formula de calcul a capacității condensatorului de stingere este:
C = P∙106/2πf1U2 (P/P1-1) 0,5 (µF).
La frecvența rețelei = 50 Hz, formula ia forma:
C = 3184,71 R/U 2 (R/R 1 - 1) 0,5 =
3184,71-100/2202 (100/60-1) = 8,06 uF.
În exemplul de testare, capacitatea condensatorului este de 8,1 µF, adică avem o coincidență totală de rezultate. Tensiunea la bornele condensatorului este
Uc = (PP 1) 0,5 ∙10 6 /2πf 1 CU (V).
La frecvența rețelei f 1 = 50 Hz, formula simplifică:
Uc = 3184,71 (PP 1) 0,5 /CU =
3184,71(60∙100) 0,5 /8,06 220 =
139,1 V.
În exemplul de testare, Uc = 138 V, adică coincidenta practica a rezultatului. Astfel, pentru a rezolva problema folosind prima opțiune, în loc de șase calcule, trebuie să faceți doar două (fără calcule intermediare). Dacă este necesar, capacitatea condensatorului poate fi calculată imediat folosind formula:
Rc = U2 (P/P, - 1) 0,5 /P =
220 2 (100/60 - 1) 0,5 /100 = 395,2 Ohmi.
În exemplul de testare, Rc = 394 Ohm, i.e. coincidenta practica.
Opțiunea 2. Avem un fier de lipit cu o putere de 25 W, o tensiune de 42 V și dorim să îl conectăm la o rețea de 220 V Este necesar să se calculeze capacitatea condensatorului de stingere conectat în serie la circuitul fierului de lipit. tensiunea la bornele sale conform Fig. 2. Date inițiale: capacitatea nominală a fierului de lipit P = 25 W; tensiune nominală Ur = 42 V; tensiunea de rețea U = 220 V. Formula de calcul a capacității condensatorului este:
C = Р∙10 6 /2πf 1 Ur(U 2 - Ur 2) 0,5 µF.
La frecvența rețelei f 1 = 50 Hz, formula ia forma:
C = 3184,71 P/Ur(U 2 - Ur 2) 0,5 =
3184,71 -25/42(220 2 - 42 2) =
8,77 uF.
Tensiunea la bornele condensatorului poate fi determinată cu ușurință folosind datele inițiale folosind teorema lui Pitagora:
Uc = (U 2 - Ur 2) 0,5 = (220 2 - 42 2) =
216 V.
Astfel, pentru a rezolva problema folosind a doua opțiune, în loc de cinci calcule, este necesar să efectuați doar două. Dacă este necesar, valoarea capacității condensatorului pentru această opțiune poate fi determinată prin formula:
Rc = Ur(U 2 - Ur 2) 0,5 /P =
42(220 2 - 42 2)/25 = 362,88 ohmi.
Conform exemplului de testare, Rc = 363 Ohm. Este recomandabil să ocoliți condensatorul de stingere C din figurile de mai sus cu o rezistență de descărcare MLT-0,5 cu o valoare nominală de 300...500 kOhm.
Concluzii. Metoda propusă pentru calcularea capacității unui condensator de stingere și a tensiunii la bornele acestuia face posibilă reducerea semnificativă a numărului de calcule, reducându-le la minimum.
K. V. Kolomoytsev.
 |
(5.4.4) |
Mai des, în practică, se folosesc unități mai mici de capacitate: 1 nF (nanofarad) = 10 –9 F și 1 pkF (picofarad) = 10 –12 F.
Este nevoie de dispozitive care acumulează încărcătură, iar conductorii izolați au o capacitate scăzută. S-a descoperit experimental că capacitatea electrică a unui conductor crește dacă un alt conductor este adus aproape de acesta - datorită fenomene de inducţie electrostatică.
Condensator - acestia sunt doi conductori numiti căptușeli, situate aproape una de alta .
Designul este astfel încât corpurile externe din jurul condensatorului să nu afecteze capacitatea electrică a acestuia. Acest lucru se va face dacă câmpul electrostatic este concentrat în interiorul condensatorului, între plăci.
Condensatoarele sunt plate, cilindrice și sferice.
Deoarece câmpul electrostatic se află în interiorul condensatorului, liniile electrice de deplasare încep pe placa pozitivă, se termină pe placa negativă și nu dispar nicăieri. Prin urmare, taxele de pe plăci
opus ca semn, dar egal ca marime.
 |
(5.4.5) |
Pe lângă capacitatea, fiecare condensator este caracterizat U sclav (sau U pr . ) – maxim tensiune admisibilă, deasupra căreia are loc o defecțiune între plăcile condensatorului.
Conectarea condensatoarelor
Baterii capacitive– combinații de conexiuni în paralel și în serie ale condensatoarelor.
1) Conectarea în paralel a condensatoarelor (Fig. 5.9):
În acest caz, tensiunea comună este U:
Taxa totala:
Capacitate rezultată:
Comparați cu conectarea paralelă a rezistențelor R:
Intensitatea câmpului în interiorul condensatorului (Fig. 5.11):
Tensiune între plăci:
unde este distanța dintre plăci.
Din moment ce taxa este
.
2. Capacitatea unui condensator cilindric
Diferența de potențial dintre plăcile unui condensator cilindric prezentat în figura 5.12 poate fi calculată folosind formula:
Sursele de alimentare fără transformator cu un condensator de stingere sunt convenabile prin simplitate, au dimensiuni și greutate reduse, dar nu sunt întotdeauna aplicabile datorită conexiunii galvanice a circuitului de ieșire cu o rețea de 220 V.
Într-o sursă de alimentare fără transformator, un condensator și o sarcină conectate în serie sunt conectate la o rețea de tensiune alternativă. Un condensator nepolar, conectat la un circuit de curent alternativ, se comportă ca o rezistență, dar, spre deosebire de un rezistor, nu disipă puterea absorbită sub formă de căldură.
Pentru a calcula capacitatea condensatorului de stingere, se folosește următoarea formulă:
C este capacitatea condensatorului de balast (F); Ieff - curent de sarcină efectiv; f - frecvența tensiunii de intrare Uc (Hz); Uс - tensiunea de intrare (V); Tensiune de descarcare (V).
Pentru ușurința calculelor, puteți utiliza un calculator online
Proiectarea dispozitivelor alimentate de la acestea trebuie să prevină posibilitatea atingerii oricăror conductori în timpul funcționării. O atenție deosebită trebuie acordată izolării comenzilor.
- Articole înrudite
Interval de frecvență de operare 66...74 sau 88...108 MHz Folosind R7, separația dintre canalele AF este ajustată. ***Semnalul este furnizat de la ieșirea detectorului de frecvență VHF (FM) - receptor la intrarea DA1 prin circuitul de corecție R1C1. Literatură J. Radioamator 1 2000.
Necesitatea de a conecta un LED la rețea este o situație comună. Acesta include un indicator pentru pornirea dispozitivelor, un comutator iluminat din spate și chiar o lampă cu diodă.
Există multe scheme pentru conectarea LED-urilor indicatoare de putere redusă printr-un limitator de curent cu rezistență, dar o astfel de schemă de conectare are anumite dezavantaje. Dacă trebuie să conectați o diodă cu un curent nominal de 100-150mA, veți avea nevoie de un rezistor foarte puternic, ale cărui dimensiuni vor fi semnificativ mai mari decât dioda în sine.
Așa ar arăta schema de conectare pentru o lampă LED de masă. Și rezistențe puternice de zece wați la temperaturi scăzute ale camerei ar putea fi folosite ca sursă suplimentară de încălzire.
Utilizarea conductorilor ca limitator de curent permite reducerea semnificativă a dimensiunilor unui astfel de circuit. Așa arată sursa de alimentare pentru o lampă cu diodă de 10-15 W.
Principiul de funcționare a circuitelor folosind un condensator de balast
În acest circuit, condensatorul este un filtru de curent. Tensiunea este furnizată sarcinii numai până când condensatorul este complet încărcat, timpul căruia depinde de capacitatea acestuia. În acest caz, nu are loc generarea de căldură, ceea ce elimină restricțiile privind puterea de sarcină.
Pentru a înțelege cum funcționează acest circuit și principiul selectării unui element de balast pentru un LED, permiteți-mi să vă reamintesc că tensiunea este viteza electronilor care se mișcă de-a lungul conductorului, iar curentul este densitatea electronilor.
Pentru o diodă, este absolut indiferent cu ce viteză vor „zbura” electronii prin ea. Calculul conductorului se bazează pe limitarea curentului din circuit. Putem aplica cel puțin zece kilovolți, dar dacă curentul este de câțiva microamperi, numărul de electroni care trec prin cristalul emițător de lumină va fi suficient pentru a excita doar o mică parte a emițătorului de lumină și nu vom vedea strălucirea.
În același timp, la o tensiune de câțiva volți și un curent de zeci de amperi, densitatea fluxului de electroni va depăși semnificativ debitul matricei de diode, transformând excesul în energie termică, iar elementul nostru LED se va evapora pur și simplu într-o pufă de fum.
Calculul unui condensator de stingere pentru un LED
Să ne uităm la calculul detaliat, mai jos puteți găsi formularul de calculator online.
Calculul capacității condensatorului pentru un LED:
C(uF) = 3200 * Isd) / √(Uin² - Uout²)
Cu uF- capacitatea condensatorului. Ar trebui să fie evaluat la 400-500V;
ISD– curentul nominal al diodei (vezi datele pașaportului);
Uin– amplitudine tensiunea rețelei - 320V;
Uout– tensiunea nominală de alimentare a LED-ului.
De asemenea, puteți găsi următoarea formulă:
C = (4,45 * I) / (U - Ud)
Este folosit pentru
