Verwendung paralleler Kondensator-Dioden-Paare zur Strombegrenzung in einem Wechselstromkreis

Ich möchte den Strom aus einer Wechselstromquelle mithilfe von Kondensatoren begrenzen. Da ich dielektrische (polare) Kondensatoren verwende, dachte ich, ich könnte 2 Kondensatoren mit entgegengesetzter Polarität parallel zu einer Diode vor jedem Kondensator verwenden, um ihn vor Schäden durch Sperrspannung zu schützen (siehe Schaltplan zur Verdeutlichung). Mein Gedanke war, dass jedes Mal, wenn die Polarität der Quelle wechselt, der Strom durch ein anderes Kondensator-Dioden-Paar fließt, wobei immer die Reaktanz des Kondensators den Strom der Quelle begrenzt.

Beim Versuch, dies in der Praxis zu tun, bewegt sich überhaupt kein Strom, also muss ich etwas sehr Wichtiges falsch verstehen. Wäre irgendein Weiser daran interessiert, auf meinen Fehler hinzuweisen? Ich bin ein Physiker, der gerne bastelt, also wenn das etwas peinlich Dummes ist, das ich in AC 101 hätte lernen sollen, entschuldige ich mich.Schaltplan

Ich bin hauptsächlich daran interessiert, die allgemeine Idee zu verstehen, warum dies nicht funktioniert, aber wenn Sie Details wünschen, ist die Wechselstromquelle Netz (120 VAC, 60 Hz), die Kondensatoren sind 22 uF, 400 V, die Dioden sind 5 A, 1000 V bewertet.

Wie sollen sich die Kondensatoren entladen?
Und was ist die Last?
Ups... Gäbe es also eine Konfiguration, die sowohl den Kondensator schützt als auch entlädt? In diesem Fall ist die Last ein AC-Heizelement, aber ich war neugierig auf allgemeine Lösungen.
Verbinden Sie die Kondensatoren in Reihe, indem Sie beide positiven Drähte miteinander verbinden oder beide negativen miteinander verbinden. Die Kapazität halbiert sich, die Spannung erhöht sich je nach Qualität um das 1,01- bis 2-fache und sie werden unpolarisiert.
@Asmyldof: Das führt zu einer gepunkteten Decke. Ihre Anordnung hat an jedem Kondensator die halbe Netzspannung. Sie benötigen einen Verpolungsschutz. Siehe meine Antwort.
@Transistor Du meinst, Cornell und Panasonic wissen nicht, wie Kondensatoren funktionieren? Der einzige frühmorgendliche Fehler, den ich gemacht habe, war die Spannung zu verdoppeln, das gilt nur für den normalen Serienbetrieb. Die in Sperrrichtung vorgespannte Alu Elec-Kappe leitet ihre gesamte Ladung in die in Vorwärtsrichtung vorgespannte, wodurch das Verhältnis 1: 1000 oder sogar viel weniger beträgt. Keinerlei Deckenprobleme.
@Asmyldof: Das ist neu für mich, aber ich bin immer interessiert. Leckladung bedeutet, dass Strom durch den Elektrolyten fließen muss. Das bedeutet Hitze. Zu viel Hitze bedeutet normalerweise gefleckte Decke. Auf welche spezifischen Kondensatoren von Cornell und Panasonic beziehen Sie sich? Link zu Datenblatt oder Referenz, die diese Funktionsweise erklärt? Bearbeiten: Ich habe einen Link auf electronic.stackexchange.com/questions/21928/… gefunden . Ich werde es lesen.
@Transistor Der gesamte Mechanismus, der in diesem Fall eine Explosion bei umgekehrter Verwendung verursacht, hilft. Der Durchlasswiderstand beträgt TOhms, wobei der Sperrwiderstand vergleichsweise sehr gering ist. Bei einer festen Spannungsquelle bedeutet dies hohe Ströme und merkliche Wärme, aber wenn sie mit einer in Durchlassrichtung vorgespannten Quelle gepaart wird, bedeutet dies, dass viele Größenordnungen mehr in das Laden der in Durchlassrichtung vorgespannten Quelle fließen als in das Erwärmen der umgekehrten (4 bis 6 Ordnungen). in vielen Fällen). Der vordere schränkt die Probleme effektiv ein, so dass selbst eine langfristige Verwendung normalerweise keine sehr signifikante Verkürzung der Lebensdauer verursacht.
@Asmyldof: Danke. Der Link in der anderen Frage war tot und Google sagt, dass dies der einzige Ort ist, an dem er verfügbar ist. Ich würde gerne den Anwendungshinweis lesen.

Antworten (3)

Ich bin hauptsächlich daran interessiert, die allgemeine Idee zu verstehen, warum dies nicht funktioniert ...

Weil es keinen Entladungspfad gibt, sobald die Kondensatoren geladen sind.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Die Neuanordnung der Dioden bietet einen Entladepfad für die Kondensatoren und einen Verpolungsschutz.

Wie es funktioniert:

  • Wenn L positiv wird, ist D1 in Sperrichtung vorgespannt und C1 lädt sich auf. D2 verhindert, dass C2 mit mehr als 0,7 bis 1,0 V rückwärts geladen wird.
  • Wenn L negativ wird, passiert das Umgekehrte.

Die effektive Kapazität ist der Wert eines der Kondensatoren, da immer nur einer verwendet wird.

Ich habe diese Anordnung vor fast 40 Jahren verwendet, um einen ausgefallenen Anlaufkondensator an der 230-V-Brunnenpumpe eines Freundes der Familie zu ersetzen. (Er starb an einem Freitagabend an einem Feiertagswochenende. Woher wissen Kondensatoren, welcher Tag heute ist?) Ich habe ein paar Röhrenverstärkerkondensatoren und geeignete Dioden verwendet. Es funktionierte, aber ich war wegen der geringen Sperrspannung bei jedem Zyklus besorgt über die langfristige Zuverlässigkeit, also ersetzte ich ihn so schnell wie möglich durch einen unpolarisierten Kondensator.

Update nach Kommentaren.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Abbildung 2. Das Original wurde neu gezeichnet, wobei GND zwischen den beiden Kondensatoren angelegt wurde, um die Visualisierung mit der Simulation zu unterstützen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 3. Ergebnisse der Simulation von Abbildung 2, wenn V1 auf 100 V p-p eingestellt ist .

Danke! Ich bin neugierig, warum die Standardlösung die Dioden nicht zu enthalten scheint, da Ihre Schaltung so aussieht, als würde dies dazu führen, dass die Kondensatoren nahezu identisch mit ihren beabsichtigten Spezifikationen funktionieren, was wahrscheinlich die Lebensdauer verlängert. Werden die Dioden nur aus Masse-/Kostengründen weggelassen?
Die folgende Aussage ist falsch: "Die effektive Kapazität ist der Wert eines der Kondensatoren, da immer nur einer verwendet wird." Während beim ersten Zyklus der Eingangsspannung die Kondensatoren ungeladen sind und positiver Strom nur durch C1 und D2 fließt und negativer Strom nur durch C2 und D1 fließt, werden beide Kondensatoren schließlich geladen und ihr + Anschluss wird eine höhere Spannung als ihr haben - Terminal. Dadurch spannen sie ihre parallel geschalteten Dioden in Sperrrichtung vor und blockieren den Stromfluss durch sie.
... Der gesamte Strom muss jetzt durch beide Kondensatoren fließen, sodass die effektive Kapazität die Hälfte eines Kondensators ist (wenn beide gleich groß sind).

Hier ist, was passiert, wenn die Zeit vergeht ...

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Für Leistungsanwendungen ist ein kapazitiver Dropper nicht immer eine gute Wahl, aber wenn es so ist, ist es weitaus besser, einen Einzelfilmkondensator zu verwenden, wie unten gezeigt, als ein Paar in Reihe geschalteter Elektrolyte, wie zuvor vorgeschlagen.

Der Grund dafür ist, dass die Elkos immer mehr Leistung in ihren Elektrolyten und Dielektrika verbrauchen als die Folienkappen in ihren Dielektrika, und die Elkos werden heißer laufen und ihren magischen Rauch früher entlüften.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Danke! Ich hatte vor, gegen 2 dielektrische Kondensatoren in Reihe zu wechseln, aber jetzt werde ich versuchen, einige Filmkondensatoren zu bekommen.
Alle Kondensatoren sind auf elektrisch isolierende Dielektrika angewiesen, um ihre Platten zu trennen, und soweit ich weiß, gibt es so etwas wie einen "dielektrischen Kondensator" nicht.\

Jedes C würde während einer Hälfte des ersten Zyklus Strom leiten und dann auf die Spitzenspannung +/- aufgeladen werden und dann aufhören, Strom zu leiten.

Ja, danke. Ignacio wies auf das Problem hin. Irgendwelche Vorschläge für einen anderen Aufbau mit Polarkondensatoren in einem Wechselstromkreis?
Verwendung paralleler Kondensator-Dioden-Paare zur Strombegrenzung in einem Wechselstromkreis
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