Конденсатор в качестве сопротивления в сети переменного тока

Известно, что конденсатор, установленный в цепи переменного тока, обладает сопротивлением, зависящим от частоты, и называется реактивным.

Используя его, можно также гасить излишнее напряжение сети, причем мощность на реактивном сопротивлении не выделяется, что является большим преимуществом конденсатора перед гасящим резистором.

Так как полное сопротивление 2 цепи, составленной из последовательно включенных нагрузки с активным сопротивлением и конденсатора с реактивным сопротивлением Хс, равно:

то непосредственный расчет емкости гасящего конденсатора довольно сложен.

Для определения ее проще пользоваться номограммой, приведенной на рис. 1. На номограмме по оси абсцисс отложены сопротивления в кОм, по оси ординат — емкость С гасящих конденсаторов в мкФ и по оси, проведенной под углом 45° к оси абсцисс,— полные сопротивления 2 цепи в кОм.

Чтобы воспользоваться номограммой, предварительно нужно по закону Ома или по формуле мощности определить Rн и Z. На оси абсцисс номограммы находят вычисленное значение и проводят из этой точки вертикальную прямую, параллельную оси ординат. Затем на наклонной оси отыскивают ранее определенное значение 2.

Рис. 1. Номограмма.

Рис. 2. Пример включения конденсатора.

Из точки начала координат через точку 2 проводят дугу, которая должна пересечь линию, проведенную параллельно оси ординат. Из точки пересечения ведут линию, параллельную оси абсцисс. Точка, где эта линия встретится с осью ординат, укажет искомую емкость гасящего конденсатора.

Пример 1. Определить емкость конденсатора, который нужно соединить последовательно с электропаяльником 127 В, 25 Вт, чтобы его можно было включить в сеть переменного тока напряжением 220 В (рис. 2, а).

Находим

где U — напряжение, на которое рассчитан электропаяльник, Р — мощность электропаяльника.

Чтобы определить 2, нужно знать ток I, протекающий в цепи:

Тогда Z равно:

Как найти емкость гасящего конденсатора, пользуясь вычисленными предварительными данными, показано на номограмме жирными линиями.

Пример 2. Мостовой выпрямитель (рис. 2,6) с выходным напряжением (Uвых — 18 В и током нагрузки Iн = 20 мА необходимо питать от сети напряжением 127 В. Найти емкость конденсатора С1, который нужно подключить последовательно с выпрямителем, чтобы погасить излишнее напряжение.

Определяем сопротивление нагрузки:

и полное сопротивление цепи:

Далее определяют емкость гасящего конденсатора С/ по номограмме. Как это сделать, показано на ней пунктиром. Результат, полученный по расчету (0,51 мкФ), можно округлить до 0,5 мкФ.

Для гашения напряжения можно использовать только бумажные конденсаторы (МБМ, МБГП и др.), предназначенные для работы в цепи переменного тока. Их рабочее напряжение для большей надежности работы должно в 2—3 раза превышать напряжение, которое нужно погасить.

Литература: В. Г. Бастанов. 300 практических советов, 1986г.