Ülevaade:
Kuidas arvutada kondensaatori suurust
- Traditsiooniline meetod
- Tabelikordisti meetod
- Käivitusenergia võrrand Meetod
- Mahtuvusvõrrandi meetod
Kuidas arvutada kondensaatori suurust
Komponentide nimiväärtuste määramine on vooluringi projekteerimisel oluline, kuna soovitud vooluahela väljundi saamiseks on vaja õigete nimiväärtustega komponente. Samamoodi leiame kondensaatori vooluringis kasutamiseks tavaliselt sobiva mahtuvusega kondensaatori, mis teisisõnu viitab kondensaatori suurusele. Seega on kondensaatori suuruse mõõtmiseks erinevaid viise ja need on järgmised:
- Traditsioonilise meetodi kasutamine
- Tabelikordaja meetodi kasutamine
- Käivitusenergia võrrandi kasutamine
- Mahtuvusvõrrandi kasutamine
1. meetod: traditsioonilise meetodi kasutamine
Tavaliselt sõltub kondensaatori suurus peamiselt ahelas vajaliku mahtuvuse väärtusest. Seda traditsioonilist meetodit kasutatakse peamiselt siis, kui on vaja võimsusteguri parandamist ja väärtust on vaja KVAR-is. Selle meetodi puhul arvutatakse võimsusteguri mõlema nurga erinevuse puutuja ja korrutatakse seejärel seadme nimivõimsusega.
Niisiis, selle meetodi illustreerimiseks kaaluge kolmefaasilist mootorit nimivõimsusega 5 KW, algvõimsustegur on 0,75 ja nõutav on võimsustegur 0,9. Seega peame leidma KVAR-is mahtuvuse või kondensaatori suuruse väärtuse, mis võib suurendada võimsustegurit 0,9-ni. Siin on võimsusteguri võrrand:
Nüüd, kui teame algset ja nõutavat võimsustegurit, saame ülaltoodud võrrandi abil arvutada mõlema teguri nurgad:
Nüüd on esialgse võimsusteguri nurk 41,1 kraadi, samas kui nõutav nurk on 25,8 kraadi, nii et järgmiseks asetage väärtused allolevasse võrrandisse:
See on kogumahtuvus, mis on vajalik kolmefaasilise mootori võimsusteguri parandamiseks, nii et faasi kohta vajaliku mahtuvuse arvutamiseks jagage see väärtus kolmega:
Tavaliselt on meil faradides mahtuvus, nii et selle Faradideks teisendamiseks saame kasutada järgmist võrrandit, kuid selleks peaksid olema teada sagedus ja pinge:
Nii et kui sagedus on 50 Hz ja pinge on 400 volti, on nõutav mahtuvus:
Nüüd oleme arvutanud kondensaatori suuruse ja vastavalt antud parameetritele on võimsusteguri parandamiseks vaja 13 mikrofaradi kondensaatorit.
Lisaks peate mahtuvuse teisendamiseks KVAR-ist faradidesse ja kasutage mahtuvusliku reaktiivvõime valemit pärast voolu ja mahtuvusliku reaktiivsuse leidmist Ohmi seaduse järgi. Selle illustreerimiseks kasutan sama eelmist näidet, nii et nüüd arvutage esmalt vool:
Nüüd kasutage mahtuvusliku reaktiivtakistuse arvutamiseks Ohmi seadust:
Nüüd kasutage kondensaatori mahtuvuse leidmiseks mahtuvuslikku reaktiivsust:
Nüüd, nagu näete mõlemast meetodist, on mahtuvuse väärtus sama, nii et saate KVAR-i mahtuvuse faradideks teisendamiseks kasutada ükskõik millist meetodit.
Näide: KVAR-i ja mikrofaradi mahtuvuse arvutamine
Ühefaasilisel mootoril, mille pinge on 500 V sagedusel 60 Hz, on võimsustegur 0,85 ja voolutugevus 50 A. Võimsustegurit tuleb tõsta 0,94-ni, ühendades sellega paralleelselt kondensaatorid . Leidke kondensaatori suurus, arvutades vajaliku mahtuvuse.
Esiteks arvutage mõlema võimsusteguri nurgad, kasutades võimsusteguri võrrandit:
Nüüd vajame vajaliku mahtuvuse arvutamiseks mootori nimivõimsust, mille saab arvutada võimsusvalemi abil:
Nüüd arvutage KVAR-i mahtuvus, võttes inglite erinevuse puutuja ja korrutades tulemuse mootori võimsusega:
Tavaliselt on meil faradides mahtuvus, nii et selle Faradideks teisendamiseks saame kasutada järgmist võrrandit, kuid selleks peaksid olema teada sagedus ja pinge:
Nüüd oleme arvutanud kondensaatori suuruse ja vastavalt antud parameetritele on võimsusteguri parandamiseks vaja 52 mikrofaradi kondensaatorit.
2. meetod: tabelikordisti meetodi kasutamine
Tabelikordaja on erinevate väärtuste kogum, mida nimetatakse kordaja teguriks, mille abil on võimalik saavutada vajalik võimsustegur. Kondensaatori vajaliku võimsuse leidmiseks kasutatakse seda tabelit alg- ja sihtvõimsusteguri kordaja valimiseks. Niisiis, KVAR-i kondensaatori võimsuse arvutamiseks korrutage lihtsalt võimsus ja kordaja:
Siin on tabel, mis näitab erinevate võimsustegurite kordajaid:
Veelgi enam, kui teil on vaja leida kordaja, saate ülaltoodud valemit kasutada järgmiselt:
Näide: Arvutage kondensaatori võimsuse suurus KVAR-is ja Faradis
Mõelge koormusele, mis võtab 1KW võimsust vahelduvvooluallikast, mille pinge on 208 V sagedusel 50 Hz. Praegu on võimsustegur 70 protsenti maha jäänud ja selle tõstmiseks 91 protsendini on vaja paralleelselt ühendada kondensaator. Leidke kondensaatori suurus mikrofaraadides.
Algne võimsustegur on 0,7 ja nõutav tegur on 0,91, nii et ülaltoodud tabelit kasutades näeme, et 0,97 kordaja koefitsient on 0,741, nii et nüüd asetatakse väärtused:
Nüüd teisendage VAR lihtsalt faradideks, kasutades allolevat võrrandit:
Nii et nüüd oleme arvutanud kondensaatori suuruse ja antud parameetrite järgi on võimsusteguri parandamiseks vaja 0,053 faradi kondensaatorit.
3. meetod: käivitusenergia võrrandi kasutamine
Kondensaatori käivitusenergia on energia, mis sellesse salvestatakse, kui see laaditakse nullist täis. See meetod on teostatav, kui teil on juba käivitusenergia ja kondensaatori plaadi potentsiaalide erinevus. Tavaliselt neid parameetreid ei esitata, kuid kui olete need parameetrid välja arvutanud, kasutage allolevat võrrandit:
Nii et kondensaatori võimsuse leidmiseks käivitusenergia ja potentsiaalsete erinevuste põhjal saab ülaltoodud võrrandi kirjutada järgmiselt:
Näide: Arvutage Capacito suurus r
Mõelge ühefaasilisele mootorile, mis vajab käivitusenergiat 17 J ja vahelduvvoolu toiteallika pinge on 120 volti, seejärel leidke kondensaatori suurus, et kompenseerida mootorile vajalikku käivitusenergiat.
Nüüd, et leida vajaliku käivitusenergia jaoks vajalik mahtuvus, asetage väärtused puhumisvõrrandisse:
Seega oleme nüüd kondensaatori suuruse välja arvutanud ja antud parameetrite järgi on vajaliku käivitusenergia saamiseks vaja 0,053 faradi kondensaatorit.
4. meetod: mahtuvusvõrrandi kasutamine
Kondensaatoril on kaks metallist plaati, mis on eraldatud mis tahes isolatsioonimaterjaliga, mida tavaliselt nimetatakse dielektriliseks. Need plaadid on teatud suuruses ja dielektrikul on oma läbilaskvusväärtused, mõlemad parameetrid mõjutavad suuresti kondensaatori mahtuvust.
Seega on kondensaatori suuruse arvutamiseks veel üks viis selle mõõtmete ja dielektriliste omadustega seotud parameetrite kasutamine. Siin on valem kondensaatori mahtuvuse arvutamiseks, kui mõõtmete ja isolaatori parameetrid on teada:
Nüüd on siin A plaatide pindala ja d on kondensaatori plaatide vaheline kaugus, pealegi ϵ O on vaba ruumi läbitavus ja ϵ r dielektrilise materjali suhteline läbitavus.
Näide 1: Kondensaatori mahtuvuse leidmine
Mõelge kondensaatorile, millel on metallplaadid, mille pindala on 500 cm 2 ja plaatide vaheline kaugus on 0,1 mm, mis on dielektrilise materjali paksus. Arvutage mahtuvus, kui dielektrik on õhk ja kui dielektrik on paber suhtelise läbilaskvusega 4.
Esiteks, mahtuvuse leidmine, kui dielektrik on õhk:
Kui dielektrik on paber, mille suhteline läbitavus on 4, on mahtuvus järgmine:
Näide 2: Kondensaatori plaatide pindala arvutamine
Kui suur oleks kondensaatori plaatide pindala, kui on vaja 1 mikrofaradi mahtuvust ja plaatide vaheline kaugus on 0,1 mm? Vaatleme õhku dielektrikuna oksiidkilena, mille suhteline läbitavus on 10.
Kuna me teame mahtuvuse valemit, saame selle abil leida plaatide pindala, mis tõepoolest kondensaatori suurust mõjutab.
Seega oleme nüüd välja arvutanud kondensaatoriplaatide suuruse ja antud parameetrite järgi plaadi pindalaks 1,13 m 2 Farad on vajalik kondensaatori jaoks, mille mahtuvus on 1 mikrofarad.
Järeldus
Iga elektriahel nõuab soovitud tulemuste saavutamiseks õiget komponentide komplekti, millel on optimaalsed spetsifikatsioonid. Niisiis, mis tahes komponendi nõutavate reitingute leidmiseks on teatud parameetrid, nagu pinge, vool, võimsus, mahtuvus, takistus ja palju muud.
Vajaliku mahtuvusega kondensaatori valimisel saab mahtuvust arvutada neljal viisil, mis lõpuks viib kondensaatori suuruse määramiseni. Kondensaatori suurust saab arvutada traditsioonilise KVAR-i mahtuvuse leidmise meetodi abil, tabelikordisti, mahtuvusvõrrandi ja käivitusenergia võrrandi abil.