Contur:
Cum se calculează dimensiunea unui condensator
- Metoda tradițională
- Metoda multiplicatorului tabelului
- Ecuația energiei de pornire Metoda
- Ecuația capacității Metoda
Cum se calculează dimensiunea unui condensator
Determinarea evaluărilor componentelor este importantă în timpul proiectării unui circuit, deoarece pentru a obține ieșirea dorită a circuitului este necesar să existe componente cu valori nominale adecvate. În mod similar, pentru a folosi un condensator într-un circuit găsim de obicei un condensator cu o capacitate adecvată care, cu alte cuvinte, se referă la dimensiunea condensatorului. Deci, există diferite moduri de a măsura dimensiunea unui condensator și aceste moduri sunt:
- Folosind metoda tradițională
- Folosind metoda multiplicatorului tabelului
- Folosind ecuația energiei de pornire
- Folosind ecuația capacității
Metoda 1: Folosind metoda tradițională
De obicei, dimensiunea condensatorului depinde în principal de valoarea capacității necesare în circuit. Această metodă tradițională este utilizată în primul rând atunci când este necesară îmbunătățirea factorului de putere, iar valoarea este necesară pentru KVAR. În această metodă, se calculează tangenta diferenței ambelor unghiuri ale factorului de putere și apoi se înmulțește cu puterea nominală a aparatului.
Deci, pentru a ilustra această metodă, luați în considerare un motor trifazat cu o putere nominală de 5 KW, un factor de putere inițial de 0,75 întârziat și este necesar un factor de putere de 0,9. Deci, trebuie să găsim valoarea capacității sau dimensiunea condensatorului în KVAR care poate crește factorul de putere la 0,9. Iată ecuația pentru factorul de putere:
Acum că știm factorul de putere inițial și necesar, putem calcula unghiurile pentru ambii factori folosind ecuația de mai sus:
Acum, unghiul pentru factorul de putere inițial este de 41,1 grade, în timp ce unghiul necesar este de 25,8 grade, așa că în continuare plasați valorile în ecuația de mai jos:
Aceasta este capacitatea totală necesară pentru a îmbunătăți factorul de putere al motorului trifazat, așa că pentru a calcula capacitatea necesară pe fază, împărțiți această valoare la trei:
În mod normal, avem o capacitate în farazi, așa că pentru a o converti în Farad putem folosi următoarea ecuație, dar pentru aceasta, frecvența și tensiunea ar trebui cunoscute:
Deci, acum, dacă frecvența este de 50 Hz și tensiunea este de 400 de volți, atunci capacitatea necesară va fi:
Deci, acum am calculat dimensiunea condensatorului și, conform parametrilor dați, este necesar un condensator de 13 microfarad pentru a îmbunătăți factorul de putere.
Mai mult, pentru a converti capacitatea în faradi de la KVAR și utilizați formula reactanței capacitive după ce ați găsit reactanța curentă și capacitivă folosind legea Ohms. Deci, pentru a-l ilustra, folosesc același exemplu anterior, așa că acum calculați mai întâi curentul:
Acum folosiți legea lui Ohm pentru a calcula reactanța capacitivă:
Acum, folosind reactanța capacitivă pentru a găsi capacitatea unui condensator:
Acum, după cum puteți vedea din ambele metode, valoarea capacității este aceeași, astfel încât să puteți utiliza oricare dintre metodele de conversie a capacității în KVAR în faradi.
Exemplu: Calcularea capacității capacității în KVAR și microfarad
Un motor monofazat având o sursă de tensiune de 500 volți la o frecvență de 60 Hz are un factor de putere de 0,85 întârziat cu un curent de 50 A. Este necesar ca factorul de putere să fie îmbunătățit la 0,94 prin conectarea condensatoarelor cu acesta în paralel . Găsiți dimensiunea condensatorului calculând capacitatea necesară.
Mai întâi, calculați unghiurile pentru ambii factori de putere folosind ecuația factorului de putere:
Acum, pentru a calcula capacitatea necesară, avem nevoie de puterea nominală a motorului, care poate fi calculată folosind formula puterii:
Acum calculați capacitatea în KVAR luând tangenta diferenței de îngeri și înmulțind rezultatul cu puterea motorului:
În mod normal, avem o capacitate în farazi, așa că pentru a o converti în Farad putem folosi următoarea ecuație, dar pentru aceasta, frecvența și tensiunea ar trebui cunoscute:
Deci, acum am calculat dimensiunea condensatorului și, conform parametrilor dați, este necesar un condensator de 52 microfarad pentru a îmbunătăți factorul de putere.
Metoda 2: Folosind metoda multiplicatorului de tabel
Multiplicatorul de tabel este setul de valori diferite numite ca factor de multiplicare prin care poate fi atins factorul de putere necesar. Pentru a găsi capacitatea necesară a condensatorului, acest tabel este utilizat pentru a selecta factorul multiplicator în raport cu factorul de putere inițial și țintă. Deci, pentru a calcula capacitatea condensatorului pe KVAR, pur și simplu înmulțiți puterea și factorul multiplicator:
Deci, iată un tabel care arată factorii multiplicatori pentru diferiți factori de putere:
În plus, dacă trebuie să găsiți factorul multiplicator, puteți utiliza formula de mai sus ca:
Exemplu: Calculați dimensiunea capacității condensatorului în KVAR și Farad
Luați în considerare o sarcină care consumă o putere de 1 KW de la o sursă de curent alternativ cu o tensiune de 208 volți pe o frecvență de 50 Hz. În prezent, factorul de putere este cu 70 la sută întârziat și pentru a-l îmbunătăți cu 91 la sută, este necesar să fie conectat un condensator în paralel. Găsiți dimensiunea condensatorului în microfarads.
Factorul de putere inițial este 0,7 și factorul necesar este 0,91, așa că folosind tabelul de mai sus putem vedea că factorul de multiplicare pentru 0,97 este 0,741, așa că plasând acum valorile:
Acum convertiți VAR în faradi folosind ecuația de mai jos:
Deci, acum am calculat dimensiunea condensatorului și, conform parametrilor dați, este necesar un condensator de 0,053 farad pentru a îmbunătăți factorul de putere.
Metoda 3: Utilizarea ecuației energiei de pornire
Energia de pornire a condensatorului este energia care este stocată în el în timp ce este încărcat de la 0 la plin. Această metodă este fezabilă atunci când aveți deja energia de pornire și diferența de potențial dintre placa condensatorului. În mod normal, acești parametri nu sunt dați, dar dacă ați calculat acești parametri, atunci utilizați ecuația de mai jos:
Deci, pentru a găsi capacitatea condensatorului pe baza energiei de pornire și a diferenței de potențial, ecuația de mai sus poate fi scrisă ca:
Exemplu: Calculați dimensiunea capacității r
Luați în considerare un motor monofazat care necesită o energie de pornire de 17 J și tensiunea furnizată de sursa de curent alternativ este de 120 volți, apoi găsiți dimensiunea condensatorului pentru a compensa energia de pornire necesară motorului.
Acum, pentru a găsi capacitatea necesară pentru energia de pornire necesară, plasați valorile în ecuația de suflare:
Deci acum am calculat dimensiunea condensatorului și, conform parametrilor dați, este necesar un condensator de 0,053 farad pentru a furniza energia necesară de pornire.
Metoda 4: Utilizarea ecuației capacității
Un condensator are două plăci formate din metal care sunt separate de orice material izolator numit de obicei dielectric. Aceste plăci au o anumită dimensiune și dielectricul are valorile sale de permitivitate, ambii acești parametri afectând foarte mult capacitatea condensatorului.
Deci, o altă modalitate de a calcula dimensiunea condensatorului este prin utilizarea parametrilor săi legați de dimensiuni și proprietăți dielectrice. Iată formula pentru calcularea capacității condensatorului dacă sunt cunoscuți parametrii dimensionali și parametrii izolatorului:
Acum, aici A este aria plăcilor și d este distanța dintre plăcile condensatorului, în plus, ϵ O este permisivitatea spațiului liber și ϵ r permitivitatea relativă a materialului dielectric.
Exemplul 1: Găsirea capacității unui condensator
Luați în considerare un condensator având plăci metalice cu o suprafață de 500 cm 2 iar distanța dintre plăci este de 0,1 mm care este grosimea materialului dielectric. Calculați capacitatea dacă dielectricul este aer și dacă dielectricul este hârtie cu o permeabilitate relativă de 4.
În primul rând, găsirea capacității atunci când dielectricul este aer:
Acum, dacă dielectricul este hârtie cu o permitivitate relativă de 4, atunci capacitatea va fi:
Exemplul 2: Calcularea ariei plăcilor unui condensator
Care ar fi aria plăcilor condensatorului dacă este necesară o capacitate de 1 microfarad și distanța dintre plăci este de 0,1 mm? Considerați aerul ca un dielectric ca o peliculă de oxid având o permitivitate relativă de 10.
Cum știm formula capacității, o putem folosi pentru a găsi aria plăcilor care va afecta într-adevăr dimensiunea condensatorului.
Deci acum am calculat dimensiunea plăcilor condensatorului și, în funcție de parametrii dați, aria plăcii de 1,13 m 2 farad este necesar pentru un condensator cu o capacitate de 1 microfarad.
Concluzie
Fiecare circuit electric necesită setul potrivit de componente având specificații optime pentru a oferi rezultatele dorite. Deci, pentru a găsi evaluările necesare oricărei componente, există anumiți parametri precum tensiunea, curentul, puterea, capacitatea, rezistența și multe altele.
În cazul selectării unui condensator cu capacitatea necesară, capacitatea poate fi calculată folosind patru moduri, ceea ce duce în cele din urmă la determinarea dimensiunii condensatorului. Dimensiunea condensatorului poate fi calculată utilizând o metodă tradițională de găsire a capacității în KVAR, prin multiplicatorul tabel, prin ecuația capacității și prin ecuația energiei de pornire.