Электронный измеритель-регулятор температуры

Хс=10/(р* Сгас)=3,183/ Сгас (2.1.)

Iэфф=220/ Xc=220* р*(Сгас/10)=69,11* Сгас (2.2.)

где Хс - в килоомах,

Сгас - в микофарадах,

Iэфф - в милиамперах

Таблица 2.1. Ёмкостное сопротивление конденсатора на частоте 50 Гц

При Rн>0 в работу вступает фильтрующий конденсатор Сф, поэтому вместо эффективного значения тока следует брать средневыпрямленный (пульсирующий) ток, равный

Iср = 220 * [(2v2р)/р*Xс] = 62,22* Сгас (2.3.)

причем Iср=0,9 Iэфф, поскольку 2v2/р =0,9. Данные по средневыпрямленному току Iср также приведены в таблице 2.1.

Таким образом, если, например Iн=50 мА, емкость гасящего конденсатора должна быть не менее 1 мкФ (с некоторым запасом на ток стабилизации), что соответствует емкостному сопротивлению Хс=3,183 кОм и среднему току Iср=62,2 мА.

Таблица 2.2. Зависимость Uн и Iн от нагрузки Rн

Если мысленно исключить стабилитрон VD2, то Uн и Iн будут зависеть от нагрузки Rн (таблица 2.2). Подсчитать эти параметры легко по формулам:

Iн = 0,9 * 220 * (vRн + 10,132/Cгас^2) (2.4.)

Uн=Iн * Rн (2.5.)

где Iн - в миллиамперах,

Rн - в килоомах,

Сгас - в микрофарадах,

Uн - в вольтах.

(далее в формулах используются те же единицы измерения).

Как видно из таблицы 2.2, с уменьшением сопротивления нагрузки напряжение на ней тоже уменьшается, причем нелинейно. А вот ток через нагрузку, напротив, возрастает (правда, весьма незначительно). Так, например при уменьшении Rн с 1 до 0,1 кОм (в 10 раз) Uн снижается в 9,5 раза, а Iн увеличивается всего лишь в 1,05 раза (на 5%). Это как бы автоматическая стабилизация тока выгодно отличает БТБП от обычных (трансформаторных) источников питания. Мощность на нагрузке

Pн = 39204*Rн / (Rн^3 + 10,132 / Cгас^2 (2.6.)

С уменьшением Rн эта мощность снижается примерно так же, как и Uн. Для предыдущего примера Рн уменьшается в 9,1 раза (с 3516 до 38 мВт).

Поскольку Iн при сравнительно небольших значениях Uн и Rн меняется крайне мало, на практике вполне допустимо пользоваться приближенными формулами:

Iн = 2v2 * 220 / р Хс = 62,22 * Сгас, (2.7.)

Uн = 62,22 * Rн * Cгас, (2.8.)

Рн = Uн * Iн = 3872 * Rн * Сгас^2, (2.9.)

Восстановив временно исключенный стабилитрон VD2, получаем стабилизацию напряжения Uн на уровне Uст. Если Uст =12 В, то при достаточно большом Rн выполняется равенство Uн = Uст.

Rн можно уменьшать пока выполняется неравенство:

Rн = Uст * Хс / v(39204 - Uст^2) (2.10.)

Теперь определим, какой ток Iн течет через нагрузку, а какой

Iст - через стабилитрон VD2. Очевидно, что

Iст = Iср - Iн

Значения Iст и Iн для разных Rн приведены в Таблице 2.3.

Таблица 2.3. Значения Iн и Iст для разных Rн.

Для конкретного напряжения стабилизации Uст, средний ток Iср в цепи остается неизменным (в зоне стабилизации) и практически не зависит от сопротивления Rн. По мере уменьшения сопротивления нагрузки потребляемая ею мощность возрастает.

Рн = Iн * Uн = Uст^2 / Rн

А вот средняя мощность, потребляемая БТБП

Рср = 198 * Uст / Хс (2.11.)

остается неизменной (при данном Uст). Объясняется это тем, что ток Iср разветвляется на два (Iн и Iст) и, в зависимости от сопротивления нагрузки, перераспределяется между Rн и стабилитроном VD2. Чем меньше Rн, тем меньший ток идет через стабилитрон, и наоборот. Вот почему снимать нагрузку с БТБП не рекомендуется, иначе весь ток пойдет через стабилитрон.

До сих пор речь шла о средневыпрямленном токе Iср. Но в осветительной сети течет переменный ток, а через Rн и VD2 (если бы не было конденсатора Сф) - однополярный пульсирующий. Следовательно, стабилитрон VD2 должен выдерживать (при Rн = ?) этот импульсный ток.

Не следует забывать и о возможных бросках напряжения в сети, составляющих 20…25%. Поэтому при Сгас=1 мкФ и Uст =12 В стабилитрон VD2 должен выдерживать (без нагрузки) не менее 120…125 мА. Если нагрузка подключена постоянно, значение этого тока может быть снижено до

Iст имп = (1,25 * 311 / Хс) - (Uст / Rн) (2.12.)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7