Jump to content

    

Определение требуемой мощности конденсатора

Здравствуйте.
Подскажите, как определить требуемую мощность (гасящего) конденсатора, например, для простого бестрансформаторного БП?
Вообще мощность определяется по формуле: Q = I * U * sin φ. Если ток = 10А, напряжение = 220В (или надо брать 311?) и угол между ними = 90 градусов, то Q = 10 * 220 * 1 = 2200 ВАр.
Правильно? А как мне узнать, какой конкретно конденсатор применить? Бумажный, керамический, масляный?..
От частоты не зависит? 50Гц или 400 Гц?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Правильно. Напряжение надо брать именно действующее, т.е. 220В. Тип конденсатора определяется условиями его работы и требованиями к наработке, надёжности и т.п.

Только ток в 10А это уже не для простого бестрансформаторного БП. В простых обычно применяют плёночные, но надо иметь в виду, что со временем они деградируют, поскольку мощность имеют, как правило, предельную. Ну, и вообще, бестрансформаторные БП с высоким синусом фи - это нынче дикий моветон. Особенно странно слышать в этой связи о токах порядка 10А...

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 minutes ago, Herz said:

Особенно странно слышать в этой связи о токах порядка 10А...

Если это некий прикол и блок действительно состоит из одного гасящего конденсатора, то все логично. 
Конденсатор нужно выбирать металлопленочный с установкой на радиатор

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну, такой БП я, конечно, делать не буду, это для примера. Просто мне нужно было знать, как рассчитывается мощность конденсатора, работающего на синусоидальном токе небольшой частоты: до 400 Гц.

А вот как узнать, какая рабочая мощность у того или иного конденсатора?

Сейчас посмотрел даташиты на полипропиленовые CBB161 и CBB138, так для них указаны пиковый (Maximum permissible peak current) и пульсирующий токи (Maximum permissible r.m.s. ripple current at 10kHz). Понятно, что они предназначены для работы в импульсных схемах на десятках кГц... Это не то.

Для низких частот, наверное, только конденсаторы, которые применяют для компенсации реактивной мощности (повышения косинуса фи). Но есть ли такие однофазные? На единицы мкФ и мощностью несколько кВАр?

CBB138DS.pdf

CBB161GIG.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 minutes ago, James D. said:

 Но есть ли такие однофазные? На единицы мкФ и мощностью несколько кВАр?
 

А как же...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вы имеете в виду фазосдвигающие конденсаторы для моторов? Об этом я не подумал.

Но, например, для CBB60 в даташитах указаны только емкость и напряжение. Ни тока, ни мощности.

Частота указана 50/60 Гц, а как насчет 400 Гц?

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, James D. said:

для CBB60 в даташитах указаны только емкость и напряжение. Ни тока, ни мощности. Частота указана 50/60 Гц, а как насчет 400 Гц?

А зачем нужен ток, если указано  переменное напряжение? Ток через конденсатор при известном переменном напряжении известной частоты находится из закона Ома. Импеданс конденсатора на этой частоте при известной емкости считается по простейшей формуле Xc=1/(2*pi*F*C). Соответственно, ток составит I=U*(2*pi*F*C). Реактивная мощность будет зависеть ОТ ЕМКОСТИ конденсатора (данного типа), что кагбэ естественно....

PS По поводу 400 Гц. Тут немного сложнее. Поскольку, с одной стороны, реактивный ток не должен превышать тот, который рассчитан на 50 Гц, с другой - нужно учесть изменение ESR на частоте 400 Гц, поскольку ограничение реактивной мощности связано с тепловыделением на пластинах, а это вполне конкретная АКТИВНАЯ мощность, равная квадрату реактивного тока (действ.значен.) умноженного на ESR.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, James D. сказал:

как рассчитывается мощность конденсатора, работающего на синусоидальном токе небольшой частоты: до 400 Гц

В первую очередь, как и для любой другой детали — исходя от допустимого перегрева. КПД любого конденсатора выражает коэффициент потерь его конструкции (DF), в паспорте вышеуказанного плёночного CBB138 он равен 0,0005, на частоте 400 Гц у конденсатора 30 мкФ реактивное сопротивление (1 / (2 · pi · 400 Гц · 30 мкФ)) = 13,26 Ом, реактивный ток (220+20% В / 13,26 Ом) = 20 А, эквивалентное последовательное сопротивление (13,26 Ом · 0,0005) = 6,63 мОм, рассеиваемая мощность (6,63 мОм · 20 А ^ 2) = 2,65 Вт и перегрев (2650 мВт / 78 см2) ^ 0,833 = 18,9°C.

 

8 часов назад, James D. сказал:

как мне узнать, какой конкретно конденсатор применить?

Например, почитать данный форум, и убедиться, что никакой. Особенно темы участника super_puper, он в этом деле специалист.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, my504 said:

нужно учесть изменение ESR на частоте 400 Гц

В принципе, можно измерить. Правда, мой измеритель на 400 Гц не меряет, а только на 120 Гц и на 1 кГц.

Спасибо за подробный ответ!

 

1 hour ago, Plain said:

эквивалентное последовательное сопротивление (13,26 Ом · 0,0005) = 6,63 мОм

 

1 hour ago, Plain said:

перегрев (2650 мВт / 78 см2) ^ 0,833 = 18,9°C.

Подскажите, где найти формулы, по которым вы считали? Кстати, 78 см2 - это откуда? В даташите я площади не нашел...

Что подразумевается под "перегревом" - перегрев сверх какой температуры?

Огромное спасибо за подробный ответ!

 

А вообще же, все эти расчеты для случая, когда конденсатор подключить к источнику 220 В напрямую - "воткнуть его в розетку" (и пренебречь сопротивлением петли фаза-ноль). Если в цепи есть еще элементы, то ток будет меньше.

А так реактивная мощность конденсатора (Q = I * U * sin φ) = 20 А * 220+20% В * 1 = 5280 ВАр. Синус фи будет же = 1?

Edited by James D.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, James D. сказал:

формулы, по которым вы считали?

Вообще-то, в учебниках, каковыми является совокупно вся мировая литература, и конкретно по перегреву относительно температуры окружающей среды в частном случае естественного охлаждения.

 

2 часа назад, James D. сказал:

78 см2 - это откуда? В даташите я площади не нашел...

А самостоятельно посчитать?

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, Plain said:

А самостоятельно посчитать?

Так это площадь поверхности кондера? Тю, блин, а меня что-то переклинило, что это площадь обкладок. :biggrin: Вот и думаю - откуда он их взял?

Кстати, уточнять надо, для какого кондера площадь считал, CBB138 разных размеров указаны в том даташите. Так для какого из них площадь 78 см2 будет?

Формула расчета перегрева какая-то странная, какие виды теплопередачи она учитывает?

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 12/17/2018 at 7:08 AM, James D. said:

Формула расчета перегрева какая-то странная, какие виды теплопередачи она учитывает?

я вот тоже думаю, чтот тут не то

сдуть 2.5Вт с площади 9х9 кв.см и получить перегрев всего на 19 градусов?

я вот тут тоже пошаманил и у меня при этих же цифрах получился перегрев на 50 градусов. Охлаждение конвекцией, допуск на идеально чёрное тело.

У кого Comsol есть?...

смоделируйте

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 12/21/2018 at 3:24 PM, borodach said:

сдуть 2.5Вт с площади 9х9 кв.см и получить перегрев всего на 19 градусов?

Удельная мощность при P=2.5 Вт и площади конвективного охлаждения 78 см^2 составляет Pуд = 320 Вт/м^2.

Этому значению Pуд соответствует перегрев 28 С (при коэффициенте формы конденсатора от 0.25 и до 4) при Tокр = 30 С.

 

 

On 12/21/2018 at 3:24 PM, borodach said:

сдуть 2.5Вт с площади 9х9 кв.см и получить перегрев всего на 19 градусов?

"Сдуть" - неверный термин. Этот термин, как бы, намекает на принудительное охлаждение.

При температуре корпуса 50 и выше уже стоит обращать внимание на радиационные потери тепла.

Т.е, при температуре  среды от 30 C  и выше и при температуре перегрева > 10 С (там есть еще доп. условия, но мы говорим о нормальных условиях эксплуатации) - необходимо учитывать радиационную отдачу тепла.

Edited by Strong

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now