Struktura:
Kako izračunati veličinu kondenzatora
- Tradicionalna metoda
- Metoda tabličnog množitelja
- Jednadžba energije pokretanja Metoda
- Metoda jednadžbe kapacitivnosti
Kako izračunati veličinu kondenzatora
Određivanje vrijednosti komponenti važno je tijekom projektiranja strujnog kruga jer je za postizanje željenog izlaza strujnog kruga potrebno imati komponente s odgovarajućim ocjenama. Slično tome, za korištenje kondenzatora u krugu obično nalazimo kondenzator odgovarajućeg kapaciteta koji se drugim riječima odnosi na veličinu kondenzatora. Dakle, postoje različiti načini za mjerenje veličine kondenzatora, a ti načini su:
- Korištenje tradicionalne metode
- Korištenje metode tabličnog množitelja
- Korištenje jednadžbe energije pokretanja
- Korištenje jednadžbe kapacitivnosti
Metoda 1: Korištenje tradicionalne metode
Obično veličina kondenzatora uglavnom ovisi o vrijednosti kapacitivnosti potrebnoj u krugu. Ova tradicionalna metoda prvenstveno se koristi kada je potrebno poboljšanje faktora snage, a vrijednost je potrebna na KVAR-u. U ovoj metodi izračunava se tangens razlike obaju kutova faktora snage i zatim množi s nazivnom snagom uređaja.
Dakle, za ilustraciju ove metode, uzmite u obzir trofazni motor koji ima nazivnu snagu od 5 KW s početnim faktorom snage od 0,75, a potreban je faktor snage od 0,9. Dakle, moramo pronaći vrijednost kapacitivnosti ili veličinu kondenzatora u KVAR-u koja može povećati faktor snage na 0,9. Ovdje je jednadžba za faktor snage:
Sada kada znamo početni i potrebni faktor snage, možemo izračunati kutove za oba faktora pomoću gornje jednadžbe:
Sada je kut za početni faktor snage 41,1 stupanj, dok je traženi kut 25,8 stupnjeva, pa zatim smjestite vrijednosti u donju jednadžbu:
Ovo je ukupni kapacitet potreban za poboljšanje faktora snage trofaznog motora, pa za izračun potrebnog kapaciteta po fazi podijelite ovu vrijednost s tri:
Obično imamo kapacitivnost u faradima, pa da bismo je pretvorili u farade možemo koristiti sljedeću jednadžbu, ali za to treba znati frekvenciju i napon:
Dakle, ako je frekvencija 50 Hz i napon 400 volti, tada će potrebni kapacitet biti:
Dakle, sada smo izračunali veličinu kondenzatora i prema zadanim parametrima potreban je kondenzator od 13 mikrofarada za poboljšanje faktora snage.
Nadalje, za pretvorbu kapacitivnosti u faradima iz KVAR-a koristite formulu kapacitivne reaktancije nakon pronalaženja struje i kapacitivne reaktancije pomoću Ohmovog zakona. Dakle, da to ilustriram, koristim isti prethodni primjer pa sada prvo izračunajte struju:
Sada upotrijebite Ohmov zakon za izračunavanje kapacitivne reaktancije:
Sada pomoću kapacitivne reaktancije pronađite kapacitet kondenzatora:
Sada, kao što možete vidjeti iz obje metode, vrijednost kapacitivnosti je ista tako da možete koristiti bilo koju od ovih metoda za pretvaranje kapacitivnosti u KVAR u farad.
Primjer: Izračunavanje kapaciteta kapacitivnosti u KVAR i mikrofaradima
Jednofazni motor koji ima napon napajanja od 500 Volti na frekvenciji od 60 Hz ima faktor snage od 0,85 uz struju od 50 A. Faktor snage mora se poboljšati na 0,94 vodećih spajanjem kondenzatora s njim paralelno . Odredite veličinu kondenzatora izračunavanjem potrebnog kapaciteta.
Prvo izračunajte kutove za oba faktora snage koristeći jednadžbu faktora snage:
Za izračun potrebnog kapaciteta potrebna nam je nazivna snaga motora koja se može izračunati pomoću formule za snagu:
Sada izračunajte kapacitet u KVAR uzimajući tangens razlike anđela i množeći rezultat sa snagom motora:
Obično imamo kapacitivnost u faradima pa da bismo je pretvorili u farade možemo upotrijebiti sljedeću jednadžbu, ali za to treba znati frekvenciju i napon:
Dakle, sada smo izračunali veličinu kondenzatora i prema zadanim parametrima potreban je kondenzator od 52 mikrofarada za poboljšanje faktora snage.
Metoda 2: Korištenje metode tabličnog množitelja
Tablični množitelj je skup različitih vrijednosti nazvanih faktorom množitelja pomoću kojih se može postići traženi faktor snage. Za pronalaženje potrebnog kapaciteta kondenzatora ova se tablica koristi za odabir faktora množenja s obzirom na početni i ciljni faktor snage. Dakle, za izračun kapaciteta kondenzatora na KVAR jednostavno pomnožite snagu i faktor množitelja:
Evo tablice koja prikazuje faktore množenja za različite faktore snage:
Štoviše, ako trebate pronaći faktor množitelja, možete upotrijebiti gornju formulu kao:
Primjer: Izračunajte veličinu kapaciteta kondenzatora u KVAR i Farad
Razmotrimo opterećenje koje crpi snagu od 1 KW iz AC napajanja s naponom od 208 V na frekvenciji od 50 Hz. Trenutačno, faktor snage je na 70 posto zaostatka i da bi se poboljšao na 91 posto vodećeg, potrebno je spojiti kondenzator paralelno. Pronađite veličinu kondenzatora u mikrofaradima.
Početni faktor snage je 0,7, a traženi faktor je 0,91 tako da korištenjem gornje tablice možemo vidjeti da je faktor množenja za 0,97 0,741 tako da sada postavljamo vrijednosti:
Sada samo pretvorite VAR u farad koristeći donju jednadžbu:
Dakle, sada smo izračunali veličinu kondenzatora i prema zadanim parametrima potreban je kondenzator od 0,053 farada za poboljšanje faktora snage.
Metoda 3: Korištenje jednadžbe energije pokretanja
Energija pokretanja kondenzatora je energija koja je pohranjena u njemu dok se puni od 0 do kraja. Ova metoda je izvediva kada već imate energiju pokretanja i razliku potencijala između ploče kondenzatora. Obično se ti parametri ne daju, ali ako ste izračunali ove parametre, upotrijebite donju jednadžbu:
Dakle, da biste pronašli kapacitet kondenzatora na temelju energije pokretanja i razlike potencijala, gornja jednadžba može se napisati kao:
Primjer: Izračunajte veličinu Capacita r
Razmotrite jednofazni motor koji zahtijeva energiju pokretanja od 17 J, a napon koji osigurava napajanje izmjeničnom strujom je 120 volti, a zatim pronađite veličinu kondenzatora da kompenzira energiju pokretanja potrebnu motoru.
Sada da biste pronašli kapacitet potreban za potrebnu energiju pokretanja, smjestite vrijednosti u jednadžbu puhanja:
Dakle, sada smo izračunali veličinu kondenzatora i prema zadanim parametrima potreban je kondenzator od 0,053 farada da osigura potrebnu energiju pokretanja.
Metoda 4: Korištenje jednadžbe kapacitivnosti
Kondenzator ima dvije ploče sastavljene od metala koje su odvojene bilo kojim izolacijskim materijalom koji se obično naziva dielektrik. Ove ploče su određene veličine i dielektrik ima svoje vrijednosti permitivnosti, oba ova parametra uvelike utječu na kapacitet kondenzatora.
Drugi način za izračunavanje veličine kondenzatora je korištenje njegovih parametara koji se odnose na dimenzije i dielektrična svojstva. Ovdje je formula za izračunavanje kapaciteta kondenzatora ako su poznati dimenzionalni parametri i parametri izolatora:
Ovdje je A površina ploča, a d udaljenost između ploča kondenzatora, štoviše, ϵ O je permitivnost slobodnog prostora i ϵ r relativna permitivnost dielektričnog materijala.
Primjer 1: Određivanje kapaciteta kondenzatora
Zamislite kondenzator s metalnim pločama površine 500 cm 2 a razmak između ploča je 0,1 mm što je debljina dielektričnog materijala. Izračunajte kapacitet ako je dielektrik zrak i ako je dielektrik papir s relativnom propusnošću 4.
Prvo, pronalaženje kapacitivnosti kada je dielektrik zrak:
Ako je dielektrik papir s relativnom permitivnošću 4, tada će kapacitet biti:
Primjer 2: Izračunavanje površine ploča kondenzatora
Kolika bi bila površina ploča kondenzatora ako je potreban kapacitet od 1 mikrofarada, a razmak između ploča je 0,1 mm? Zamislite zrak kao dielektrik kao oksidni film koji ima relativnu permitivnost 10.
Kako znamo formulu kapacitivnosti, pomoću nje možemo pronaći površinu ploča koja će doista utjecati na veličinu kondenzatora.
Dakle, sada smo izračunali veličinu ploča kondenzatora i prema zadanim parametrima površina ploče od 1,13 m 2 farad je potreban za kondenzator kapaciteta 1 mikrofarad.
Zaključak
Svaki električni krug zahtijeva pravi skup komponenti s optimalnim specifikacijama za postizanje željenih rezultata. Dakle, da biste pronašli potrebne vrijednosti bilo koje komponente, postoje određeni parametri poput napona, struje, snage, kapaciteta, otpora i više.
U slučaju odabira kondenzatora potrebnog kapaciteta, kapacitet se može izračunati na četiri načina, što u konačnici dovodi do određivanja veličine kondenzatora. Veličina kondenzatora može se izračunati korištenjem tradicionalne metode pronalaženja kapacitivnosti u KVAR, pomoću tabličnog množitelja, kroz jednadžbu kapacitivnosti i kroz jednadžbu energije pokretanja.