Конденсатор параллельно выключателю: назначение, принцип работы и способы применения

Зачем нужен конденсатор параллельно выключателю. Как он помогает уменьшить искрение контактов. Какие номиналы конденсаторов обычно используются. Как правильно подключить конденсатор к выключателю. Какие альтернативные схемы существуют.

Назначение конденсатора параллельно выключателю

Конденсатор, подключенный параллельно выключателю, выполняет важную функцию — он помогает уменьшить искрение контактов при коммутации. Но почему возникает это искрение и как конденсатор помогает его снизить?

При размыкании цепи с индуктивной нагрузкой (например, трансформатором) возникает значительный выброс напряжения. Это связано с тем, что индуктивность стремится сохранить протекающий через нее ток. В момент размыкания контактов выключателя образуется искра, которая может достигать нескольких киловольт.

Конденсатор, подключенный параллельно выключателю, ограничивает скорость нарастания напряжения на контактах. Он берет на себя часть энергии, запасенной в индуктивности, тем самым снижая амплитуду выброса напряжения и уменьшая искрение.

Принцип работы схемы с конденсатором

Рассмотрим подробнее, как работает схема с конденсатором параллельно выключателю:

1. В момент размыкания контактов выключателя ток через индуктивность стремится сохраниться.
2. Возникает ЭДС самоиндукции, которая пытается поддержать ток через образовавшийся воздушный промежуток между контактами.
3. Конденсатор начинает заряжаться этим током, ограничивая скорость нарастания напряжения на контактах.
4. Энергия магнитного поля индуктивности преобразуется в энергию электрического поля конденсатора.
5. После полного размыкания контактов конденсатор разряжается через нагрузку.

Таким образом, конденсатор выполняет роль «демпфера», сглаживающего переходный процесс при коммутации.

Выбор номинала конденсатора

Какую емкость конденсатора следует выбрать для подключения параллельно выключателю? Это зависит от нескольких факторов:

• Мощность и характер нагрузки
• Параметры коммутируемого тока
• Индуктивность цепи
• Требуемая степень подавления искрения

Обычно используются конденсаторы емкостью от 10 нФ до 100 нФ. Наиболее распространенное значение — 22 нФ. Важно выбирать конденсаторы с рабочим напряжением не менее 400 В, а лучше 600 В.

Для более точного расчета можно воспользоваться формулой:

C = I * sqrt(L/R) / U

Где: C — емкость конденсатора (Ф) I — коммутируемый ток (А) L — индуктивность цепи (Гн) R — активное сопротивление цепи (Ом) U — напряжение сети (В)

Способы подключения конденсатора к выключателю

Существует несколько вариантов подключения конденсатора к выключателю:

1. Параллельно контактам выключателя. Это наиболее распространенный способ.
2. Параллельно первичной обмотке трансформатора. Дает схожий эффект.
3. RC-цепочка параллельно выключателю. Добавление резистора последовательно с конденсатором улучшает демпфирование.

При монтаже важно соблюдать следующие правила:

• Использовать провода с качественной изоляцией
• Обеспечить надежный контакт
• Не допускать замыканий на корпус
• Учитывать требования электробезопасности

Альтернативные схемы подавления искрения

Помимо подключения конденсатора существуют и другие способы уменьшить искрение контактов выключателя:

• Варистор параллельно контактам. Ограничивает напряжение на определенном уровне.
• Диодная цепочка. Шунтирует выброс напряжения.
• RC-снаббер. Комбинация резистора и конденсатора для оптимального демпфирования.
• Твердотельное реле. Коммутация при нуле тока/напряжения.

Выбор конкретного решения зависит от особенностей схемы и требований к надежности коммутации.

Влияние конденсатора на работу выключателя

Подключение конденсатора параллельно выключателю влияет на его работу следующим образом:

• Уменьшается искрение контактов, что увеличивает срок их службы
• Снижаются электромагнитные помехи при коммутации
• Немного возрастает ток через выключатель в момент включения
• Появляется небольшой ток утечки через конденсатор

Важно учитывать, что при использовании конденсатора большой емкости возможно появление эффекта «залипания» контактов из-за остаточного заряда. Поэтому не следует чрезмерно увеличивать емкость.

Применение конденсаторов в бытовой технике

Конденсаторы параллельно выключателям широко применяются в различной бытовой технике:

• Электрочайники
• Утюги
• Обогреватели
• Стиральные машины
• Холодильники
• Пылесосы

В этих устройствах конденсаторы помогают продлить срок службы контактов, снизить уровень помех и повысить надежность работы. Обычно используются керамические или пленочные конденсаторы емкостью 10-100 нФ на напряжение 250-400 В.

Особенности применения в силовой электронике

В силовой электронике задача подавления выбросов напряжения стоит особенно остро. Здесь применяются более сложные снабберные цепи, включающие:

• Мощные конденсаторы большой емкости
• Высоковольтные диоды
• Варисторы
• Резисторы для ограничения тока

Такие цепи позволяют эффективно ограничивать выбросы напряжения в сотни и тысячи вольт, возникающие при коммутации мощных индуктивных нагрузок.

При проектировании снабберных цепей важно учитывать:

• Амплитуду и длительность выброса напряжения
• Частоту коммутации
• Мощность, рассеиваемую на элементах цепи
• Влияние на основные параметры схемы

Правильно спроектированная снабберная цепь позволяет значительно повысить надежность работы силовых полупроводниковых приборов.

The virtual drink — LiveJournal

?

Previous Entry | Next Entry

Продолжаю разбираться с системой питания «Арктур-006». Схема первичной цепи предельно проста: сетевой разъем, предохранитель, выключатель, трансформатор. Именно так я чаще всего и делал. Но иногда, заглядывая в чужие схемы, видел там дополнительные элементы, иногда довольно загадочные. Чаще всего в схемах можно встретить один дополнительный конденсатор, который подключается параллельно выключателю. Такое можно видеть в разнообразной бытовой технике, начиная с ламповых радиол. Назначение этого конденсатора – уменьшение искрения контактов выключателя.

На графике тока через первичную обмотку трансформатора, нагруженного на выпрямитель с фильтром, ничего плохого не видно. Только в момент отключения есть небольшой звон (красный — напряжение сети, зеленый — ток первички).

А что происходит с напряжением на выключателе?

При выключении виден огромный выброс много киловольт, в реальности раньше наступит пробой промежутка между контактами с образованием искры. В реальном выключателе может присутствовать дребезг контактов, поэтому и при включении могут возникнуть условия, сходные с выключением. Для устранения этого выброса обычно включают параллельно выключателю емкость порядка 22 нФ.

В принципе, емкость со своей задачей справляется — выброс ограничивается примерно до 600 В. Но емкость параллельно выключателю ставить как-то не хочется, хотя амплитуда реактивного тока, который будет по ней протекать, не так и велика – порядка 2 мА. Моделирование показало, что аналогичный эффект достигается и при подключении емкости параллельно первичке трансформатора. Это уже лучше. Но еще лучше поставить снаббер. Рекомендации по выбору номиналов для снаббера весьма расплывчаты и противоречивы. Есть в Сети даже номограмма для выбора элементов снаббера. Типично в снабберах используются конденсаторы порядка десятков нФ и резисторы порядка десятков-сотен Ом. Такие снабберы даже выпускаются в виде законченных изделий. Пробую к конденсатору 22 нФ добавить резистор 100 Ом.

Картина практически не изменилась.

Методом подбора нахожу оптимальное значение R. Оно оказалось порядка 5 кОм. Выброс уменьшился не так сильно, зато звона стало заметно меньше. Такой большой номинал резистора несколько странен, но факт есть факт.

Чтобы еще уменьшить выброс, можно попробовать увеличить емкость. С емкостью 100 нФ оптимальным опять оказался резистор примерно 5 кОм.

Выброс полностью устранен. Если резистор уменьшить, то с конденсатором 100 нФ выброс немного увеличивается, зато звона становится заметно больше. На обмотке трансформатора после выключения наблюдаются колебания, которые с резистором 100 Ом затухают медленнее (верхний график), чем с резистором 5 кОм (нижний график).

Результат с номиналом резистора снабберной цепочки оказался несколько странным. Хотя, возможно, для такой маломощной нагрузки (10 – 20 Вт), да еще с большой приведенной к первичке индуктивностью рассеяния, это является нормой. Осталось провести натурные испытания этой пламегасящей цепочки, и можно работать дальше над схемой первичной цепи.

• livejournal : (no subject) [+0]
• simsun : (no subject) [+2]
• dz : (no subject) [+3]
• masterspammer : (no subject) [+10]
• (Anonymous) : (no subject) [+1]
• (Anonymous) : (no subject) [+0]
• (Anonymous) : (no subject) [+0]
• vspvsp
  : (no subject) [+2]
• quiestest : (no subject) [+3]

Powered by LiveJournal.com

Светодиодная лампа светится при выключенном выключателе — причины и методы устранения

• Главная
>
• Электроника
⬎

Светодиодные лампы все чаще устанавливаются вместо обычных «лампочек Ильича». Достоинства их неоспоримы. И очень часто появляются проблемы с этими лампочками — слабо светятся «тлеют» или мерцают при выключенном выключателе. В этом обзоре мы рассмотрим причины и способы устранения таких дефектов, но самое главное, попробуем воспроизвести данное явление специально. Ведь слабое свечение, без мерцаний, может быть очень эффектным в некоторых случаях, грех не воспользоваться этим и сделать из бага фичу.

Почему светится или мигает лампа

Одна из самых распространенных причин — подсветка на выключателе. Светодиоды чувствительны к сверхмалым токам и наводкам, а элементы выключателя с подсветкой пропускают слабые токи, даже если состояние «выкл». Вторая, так же очень частая причина — выключатель размыкает ноль вместо фазы. Разорванный ноль, как правило, имеет емкостную связь с окружающей проводкой и благодаря этому, возникают паразитные токи.

Ситуация, когда выключатель разрывает ноль, повсеместно встречается в проводке советского времени. Явление это настолько часто, что порой создается впечатление, будто так делали специально. Напомню, в «правильной» электропроводке выключатель должен разрывать фазу. Разорванный ноль, кстати, заставляет светиться индикаторную отвертку, приложенную к нему. Аналогично отвертке-индикатору, лампочке порой достаточно долей миллиампер для слабого свечения.

Почему некоторые лампы слабо светятся, а некоторые мигают? Обычно это обуславливается конструкцией драйвера лампы, который спрятан в цоколе. Считается, что у мигающей лампы драйвер более качественный, а у «тлеющей» более дешевый. Здесь сложно сказать о надежности, перегорают и те, и те.

Как устранить тление|мигание

Независимо от причины, явление это достаточно легко устраняется. Для этого следует параллельно лампе подключить конденсатор, удобнее это сделать на клеммнике люстры. При использовании выключателей с подсветкой, емкость конденсатора нужна около 0,1 мкФ, в иных случаях достаточно 0,047 мкФ. Во всех случаях напряжение, на которое рассчитан конденсатор, должно быть не менее 400 В, а для пущей надежности лучше поставить на 600 В.

На просторах интернета некоторые рекомендуют использовать резистор 100 кОм вместо конденсатора, мощностью не менее 1 вт. Испытывать не приходилось, но думаю тоже годный вариант. Однако все-таки лучше устанавливать конденсатор — в отличие от резистора, на нем не рассеивается бесполезная мощность и нагрев полностью отсутствует.

Используем свечение на благо

Сразу оговорюсь, подойдут только «тлеющие» лампы, с мигающими вряд-ли получится. Сам лично был свидетелем долгой эксплуатации ламп в таком режиме, но не исключаю, что данные опыты могут существенно укорачивать срок жизни ламп. Слишком много разных конструкций ламп и мало данных для однозначных выводов.

Так вот, слабое свечение можно использовать как фишку, дополнительную опцию освещения. Ночник в коридоре, романтические сумерки в комнате — «тлению» можно придумать эффектное применение. Главное научиться правильно управлять этим свечением.

Хороший результат даст исправная «правильная» проводка и выключатели без подсветок. То есть, когда в выключенном состоянии лампа не светится никак.

Заставить ее светится сможет тот же конденсатор, но включенный параллельно выключателю. Так же, подойдут конденсаторы 0,047-0,1 мкФ на 400-600 вольт. Здесь возможно придется подобрать емкость для нужного свечения. Для удобства можно применить двухклавишный выключатель, вместо одноклавишного: первую клавишу нужно подключить по стандартной схеме, а вторую через подобранный конденсатор. Получится два режима — обычный и ночник!

Если лампа светится изначально, можно попробовать подключить конденсатор параллельно лампе для устранения, а ко второй клавише выключателя еще один конденсатор, но большей емкости. В общем придется поэкспериментировать. Но в общем, считаю эту идею довольно интересной.

Во всех своих экспериментах с «ночником» я использовал не диммируемые лампы. На фото ниже приведены два типа дешевых ламп, которые «тлеют».

Мотает ли счетчик от «тления» светодиодных ламп

Потребление тока при «тлении» лампы составляет несколько миллиампер, как правило, счетчики не реагируют на такие токи. Но в принципе это и не важно: расход энергии настолько мизерный, что на фоне общего энергопотребления дома или квартиры это не заметно. Теоретически, чтобы скушать 1 кВт/ч, лампе придется тлеть несколько месяцев.

На этом мы заканчиваем очерк, удачных опытов с лампами.

Смотрите также другие статьи

Емкость

. Почему конденсаторы в этой цепи соединены параллельно, а не последовательно?

спросил 2 года, 7 месяцев назад

Изменено 2 года, 7 месяцев назад

Просмотрено 439 раз

$\begingroup$

В цепи говорят, что конденсаторы соединены параллельно. Почему это так?

Изменить: переключатель будет замкнут, а C2 будет полностью заряжен C1, и ток между C1 и C2 больше не будет течь. Вопрос касается напряжений и зарядов, удерживаемых C1 и C2. В решении упоминается, что C1 и C2 соединены параллельно (V1 = V2), что я не совсем понимаю.

• электрические цепи
• емкость

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Хороший вопрос. Сначала рассмотрим эту схему, состоящую из одного резистора и батареи.

Мы можем применить закон Кирхгофа, и мы можем получить, что $$V_R=V$$, тогда как $V$ — это напряжение батареи, таким образом, мы можем сказать, что резистор подключен параллельно батарее.

Теперь проверьте следующую схему,

Мы видим, что применение здесь закона Кирхгофа даст $$V= V_{R_1} + V_{R_2} +V_{R_3}$$ так что теперь резисторы подключены последовательно.

По вашему вопросу, этот случай похож на первую упомянутую мной схему, т.к. конденсатор $C_1$ заряжен, его можно использовать как источник питания для схемы, а $C_2$ будет в роли резистора ( это просто аналогично для первой схемы, конечно, между конденсатором и резистором есть разница), поэтому из закона Кирхгофа мы можем получить, что $$V_{C_1}= V_{C_2}$$, что означает, что конденсаторы соединены параллельно .

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Я предполагаю, что это пример, когда один заряженный конденсатор заряжает другой после замыкания переключателя.

Основное использование присвоения меток последовательным или параллельным конденсаторам (и другим элементам схемы) состоит в том, чтобы решить, какое правило комбинации использовать для определения эффективной емкости ряда конденсаторов.

Правила вывода таких комбинаций содержат допущения: величина заряда на пластине конденсатора такая же, как заряд на пластине другого конденсатора, к которому он подключен последовательно, и разность потенциалов между конденсаторами, соединенными параллельно та же.

Итак, учитывая конечное состояние вашей схемы после замыкания переключателя, какое из последовательных или параллельных условий будет удовлетворено?

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Они включены последовательно, один конец первого конденсатора контактирует с одним концом другого. Они также параллельны, когда переключатель включен, потому что они оба соединяют два конца.

Параллельное соединение означает, что оба конца двух элементов соединены вместе. Это происходит при включении выключателя. Оба конца C1 соединяются с обоими концами C2. До этого только один конец C1 подключается к одному концу C2. Два оставшихся конца открыты.

$\endgroup$

2

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

электрических цепей — Ток при параллельном подключении конденсатора и резистора?

Что интересно, так это то, что в ОП не было принципиальной схемы ( 3 ), что, возможно, является более знакомой ситуацией?

в цепи 1 Резистор $ S $ — это ноль, а в цепи 3 Резистор $ p $ — бесконечный, и, следовательно, цепи 1 и 3 — вариации цепи 2 .

Во всех трех цепях конденсатор $C$ стартует незаряженным, а конечное значение напряжения на конденсаторе достигает установившегося значения, определяемого значениями напряжения питания $V$ и сопротивлений резисторов.

Для цепей 1 и 3 конечное напряжение на конденсаторе равно $V$, а для схемы 2 конечное напряжение равно $\left (\frac{P}{P+S}\right )\, V$ с цепочкой резисторов, выступающей в роли делителя потенциала.
Обратите внимание, что при $S \to 0$ тогда $\left (\frac{P}{P+S}\right )\, V\to V$, что является схемой 1 , а при $P \to \infty $ затем $\left (\frac{P}{P+S}\right )\, V\to V$, что представляет собой схему 3 .

В каждой цепи напряжение на конденсаторе будет равно $V_{\rm C}(t) = V_{\rm final} \left( 1 — \exp\left( \frac t \tau\right)\ right)$, где $\tau$ — постоянная времени цепи.

Форма постоянной времени будет представлять собой произведение значения емкости и значения сопротивления, $R_{\rm эффективное}C_{\rm эффективное}$.

Для схемы 3 постоянная времени равна $SC$, а для схемы 1 постоянная времени равна $0$, а постоянная времени схемы 2 будет где-то между этими двумя значениями.

Ток в конденсаторной ветви цепи $I_{\rm C}(t)=I_{\rm нач}\exp \left(\frac t \tau\right) $ где $I_{\rm нач} = \frac VS$, так как изначально все напряжение питания должно быть на резисторе $S$, так как напряжение на конденсаторе отсутствует.