Jak obliczyć pojemność kondensatora filtrującego?

Gdy sterownik silnika jest zaprojektowany do korzystania z zasilacza prądu przemiennego, zaprojektowany obwód musi prostować zasilacz prądu przemiennego, a następnie filtrować, aby wytworzyć zasilanie prądem stałym dla obwodu napędu silnika. Wybór kondensatora filtrującego w obwodzie musi uwzględniać kilka aspektów: napięcie kondensatora, temperaturę roboczą, pojemność i tak dalej.

Dobór pojemności filtra wejściowego jest bezpośrednio powiązany z napięciem sterującym i maksymalną mocą sterownika, którą należy obliczyć. Jeśli pojemność ta jest zbyt mała, sterownik zachowuje się jak niewystarczająca siła napędowa. I Jeśli pojemność jest zbyt duża, zwiększy to koszty produkcji.

W zastosowaniach inżynierskich obowiązuje taka zasada: wartość pojemności filtra jest równa wartości mocy napędu. Należy jednak zauważyć, że dotyczy to tylko jednofazowych zastosowań sterownika prostownika pełnookresowego 220 V AC i nie można go wyrwać z kontekstu.

Poniżej, poprzez proste wyprowadzenie obliczeń, przedstawiono proces obliczania wydajności, jedynie jako odniesienie.

Przede wszystkim zaczynając od kondensatora, stała czasowa rezystancji RC τ: τ=R×C

The większy τ, tym bardziej stabilne napięcie na obu końcach R i mniejsze napięcie tętnienia w przypadku zasilaczy pulsacyjnych. W inżynierii, gdy stała czasowa RC spełnia następujące warunki, może spełnić wymagania dotyczące tętnienia: τ≥5T, T to okres pulsującego zasilania, a okres T po prostowaniu pełnookresowym sieci 50 Hz wynosi: 10 mS .

Zatem z powyższych dwóch wzorów można otrzymać:

R×C≥5T

R jest równoważną rezystancją obciążenia; C to pojemność filtra.

Poniższy schemat jest schematem obwodu:

Dlatego też, o ile uzyskana zostanie równoważna rezystancja obciążenia sterownika silnika, można obliczyć wymaganą pojemność kondensatora filtrującego.

U to napięcie wejściowe sterownika silnika, a jednostką jest (V);

P to moc napędu silnika, w (W);

R _L jest równoważną rezystancją obciążenia sterownika silnika, w Ω.

Połącz powyższe typy:

Stosując częstotliwość f zamiast okresu T, wzór obliczeniowy pojemności filtra można otrzymać w następujący sposób:

P to znamionowa moc wyjściowa sterownika silnika, w jednostkach (W), np. P=750W;

U jest wartością skuteczną znamionowego wejściowego napięcia prądu przemiennego sterownika silnika, a jednostką jest (V), np. energia elektryczna U=220 V (AC);

f to częstotliwość pulsującego źródła zasilania po prostowaniu, jednostką jest (Hz), np. moc jednofazowa po prostowaniu pełnookresowym, f=100 Hz;

C to pojemność filtru wejściowego sterownika w jednostce (F).

Na przykład

Załóżmy, że projektowany przez nas sterownik wykorzystuje zasilanie jednofazowe z sieci, a konstrukcja obwodu to prostowanie pełnookresowe, możemy uzyskać: U = 220V; f=100 Hz

Wracając do wzoru obliczeniowego:

Dlatego numeryczny rozmiar pojemności filtra wejściowego (jednostka uF) jest w przybliżeniu równy numerycznemu rozmiarowi mocy znamionowej sterownika (jednostka W). Oznacza to, że jeśli moc wymagana przez sterownik wynosi 2,2 kW, wartość pojemności filtra wynosi 2200 uF. Podobnie, jeśli napięcie wejściowe sterownika wynosi 110VAC, wówczas pojemność filtra C powinna wynosić:

Tj. jeśli Twój dysk wymaga mocy 300W, wówczas wartość pojemności filtra wynosi 1200uF.

Zasilanie trójfazowe

Ponieważ częstotliwość pulsacji mocy prądu jednofazowego po prostowaniu pełnej fali wynosi 100 Hz; A dla prądu trójfazowego po prostowaniu pełnej fali jego częstotliwość pulsacji wynosi 300 Hz. Dlatego przy zastosowaniu zasilania trójfazowego pojemność filtra wejściowego sterownika może zostać zmniejszona trzykrotnie w porównaniu z zasilaniem jednofazowym, dlatego zastosowanie zasilania trójfazowego dla silników średniej i dużej mocy sterowniki mogą zmniejszyć pojemność filtra wejściowego, co może zmniejszyć objętość kondensatora i zaoszczędzić miejsce.

Fluktuacja sieci energetycznej

Ogólnie rzecz biorąc, projekt zakłada, że ​​sterownik silnika będzie działał w pewnym zakresie wahań napięcia sieciowego (np. ±15%) i będzie w stanie zapewnić pełną moc wyjściową. W tym momencie, gdy obliczana jest pojemność filtra, napięcie nie jest napięciem znamionowym, ale najniższym napięciem, przy którym sterownik może pracować. Np. sterownik (220V±15%), obliczenia przy 220V, ale (115%) *220V to 187V. Ponadto, aby przemiennik częstotliwości działał niezawodnie w przypadku wahań napięcia w sieci, oprócz obliczenia pojemności należy wziąć pod uwagę również wartość napięcia wytrzymywanego kondensatora.