Balangkas:
Paano Kalkulahin ang Sukat ng isang Capacitor
- Tradisyonal na Pamamaraan
- Paraan ng multiplier ng talahanayan
- Paraan ng equation ng start-up na enerhiya
- Pamamaraan ng equation ng kapasidad
Paano Kalkulahin ang Sukat ng isang Capacitor
Ang pagtukoy sa mga rating ng mga bahagi ay mahalaga habang nagdidisenyo ng isang circuit dahil upang makuha ang nais na output ng circuit ay kinakailangan na magkaroon ng mga bahagi na may wastong mga rating. Katulad nito, upang gumamit ng isang kapasitor sa isang circuit ay karaniwang nakakahanap tayo ng isang kapasitor na may angkop na kapasidad na sa madaling salita ay tumutukoy sa laki ng kapasitor. Kaya, mayroong iba't ibang mga paraan upang sukatin ang laki ng isang kapasitor at ang mga paraang iyon ay:
- Gamit ang Tradisyunal na Paraan
- Gamit ang table multiplier method
- Gamit ang start-up energy equation
- Gamit ang Capacitance equation
Paraan 1: Paggamit ng Tradisyunal na Paraan
Karaniwan, ang laki ng kapasitor ay higit sa lahat ay nakasalalay sa halaga ng kapasidad na kinakailangan sa circuit. Pangunahing ginagamit ang tradisyunal na paraan na ito kapag kailangan ang pagpapahusay ng power factor, at kailangan ang halaga sa KVAR. Sa pamamaraang ito, ang tangent ng pagkakaiba ng parehong mga anggulo ng power factor ay kinakalkula at pagkatapos ay i-multiply sa na-rate na kapangyarihan ng appliance.
Kaya, upang ilarawan ang pamamaraang ito, isaalang-alang ang isang three-phase na motor na may na-rate na kapangyarihan na 5 KW isang paunang power factor na 0.75 lagging, at isang power factor na 0.9 ay kinakailangan. Kaya, kailangan nating hanapin ang halaga ng capacitance o laki ng capacitor sa KVAR na maaaring tumaas ang power factor sa 0.9. Narito ang equation para sa power factor:
Ngayon na alam na natin ang inisyal at ang kinakailangang power factor, maaari nating kalkulahin ang mga anggulo para sa parehong mga kadahilanan gamit ang equation sa itaas:
Ngayon ang anggulo para sa paunang power factor ay 41.1 degrees samantalang ang kinakailangang anggulo ay 25.8 degrees kaya susunod na ilagay ang mga halaga sa ibabang equation:
Ito ang kabuuang capacitance na kinakailangan upang mapabuti ang power factor ng three-phase motor, kaya upang kalkulahin ang capacitance na kinakailangan sa bawat phase hatiin ang halagang ito sa tatlo:
Karaniwan mayroon kaming kapasidad sa farads kaya upang ma-convert ito sa Farads maaari naming gamitin ang sumusunod na equation ngunit para doon, ang dalas at ang boltahe ay dapat malaman:
Kaya ngayon kung ang dalas ay 50 Hz at ang boltahe ay 400 volts kung gayon ang kinakailangang kapasidad ay:
Kaya ngayon ay kinakalkula namin ang laki ng kapasitor at ayon sa ibinigay na mga parameter, isang kapasitor ng 13 microfarad ay kinakailangan upang mapabuti ang power factor.
Dagdag pa, upang i-convert ang capacitance sa farads mula sa KVAR at gamitin ang capacitive reactance formula pagkatapos mahanap ang kasalukuyang at capacitive reactance gamit ang Ohms law. Kaya, upang ilarawan ito ay gumagamit ako ng parehong nakaraang halimbawa kaya ngayon kalkulahin muna ang kasalukuyang:
Ngayon gamitin ang batas ng Ohm upang kalkulahin ang capacitive reactance:
Ngayon gamit ang capacitive reactance upang mahanap ang capacitance ng isang capacitor:
Ngayon tulad ng nakikita mo mula sa parehong mga pamamaraan ang halaga ng kapasidad ay pareho upang maaari mong gamitin ang alinman sa isang paraan para sa pag-convert ng kapasidad sa KVAR sa farads.
Halimbawa: Pagkalkula ng Kapasidad ng Kapasidad sa KVAR at microfarad
Ang isang single-phase na motor na may supply ng boltahe na 500 Volts sa dalas na 60 Hz ay may power factor na 0.85 lagging na may kasalukuyang 50 A. Ang power factor ay kailangang mapabuti sa 0.94 na humahantong sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga capacitor dito nang magkatulad. . Hanapin ang laki ng kapasitor sa pamamagitan ng pagkalkula ng kinakailangang kapasidad.
Una, kalkulahin ang mga anggulo para sa parehong power factor gamit ang power factor equation:
Ngayon upang kalkulahin ang kinakailangang kapasidad kailangan namin ang na-rate na kapangyarihan ng motor na maaaring kalkulahin gamit ang formula ng kapangyarihan:
Ngayon kalkulahin ang kapasidad sa KVAR sa pamamagitan ng pagkuha ng tangent ng pagkakaiba ng mga anghel at pagpaparami ng resulta sa kapangyarihan ng motor:
Karaniwan mayroon kaming kapasidad sa farads kaya upang ma-convert ito sa Farads maaari naming gamitin ang sumusunod na equation ngunit para doon, ang dalas at ang boltahe ay dapat malaman:
Kaya ngayon ay kinakalkula namin ang laki ng kapasitor at ayon sa ibinigay na mga parameter, isang kapasitor ng 52 microfarad ay kinakailangan upang mapabuti ang power factor.
Paraan 2: Gamit ang Table Multiplier Method
Ang table multiplier ay ang set ng iba't ibang value na pinangalanan bilang multiplier factor kung saan makakamit ang kinakailangang power factor. Upang mahanap ang kinakailangang kapasidad ng kapasitor ang talahanayang ito ay ginagamit upang piliin ang multiplier factor na may paggalang sa inisyal at target na power factor. Kaya, upang makalkula ang kapasidad ng kapasitor sa KVAR, i-multiply lamang ang kapangyarihan at ang multiplier factor:
Kaya narito ang isang talahanayan na nagpapakita ng multiplier factor para sa iba't ibang power factor:
Bukod dito, kung kailangan mong hanapin ang multiplier factor pagkatapos ay maaari mong gamitin ang formula sa itaas bilang:
Halimbawa: Kalkulahin ang Sukat ng Kapasidad ng Capacitor sa KVAR at Farad
Isaalang-alang ang isang load na kumukuha ng kapangyarihan na 1KW mula sa isang AC power supply na may boltahe na 208 Volts sa dalas na 50 Hz. Sa kasalukuyan, ang power factor ay nasa 70 percent lagging at para mapahusay ito sa 91 percent leading, isang capacitor ay kinakailangan na konektado sa parallel. Hanapin ang laki ng kapasitor sa microfarads.
Ang paunang power factor ay 0.7 at ang kinakailangang factor ay 0.91 kaya gamit ang ibinigay na talahanayan sa itaas ay makikita natin na ang multiplier factor para sa 0.97 ay 0.741 kaya ngayon inilalagay ang mga halaga:
Ngayon i-convert lang ang VAR sa farads gamit ang equation sa ibaba:
Kaya ngayon ay kinakalkula namin ang laki ng kapasitor at ayon sa ibinigay na mga parameter, isang kapasitor na 0.053 farad ay kinakailangan upang mapabuti ang power factor.
Paraan 3: Paggamit ng Start-up Energy Equation
Ang start-up na enerhiya ng kapasitor ay ang enerhiya na nakaimbak dito habang sinisingil ito mula 0 hanggang puno. Ang pamamaraang ito ay magagawa kapag mayroon ka nang start-up na enerhiya at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng plato ng kapasitor. Karaniwang hindi ibinibigay ang mga parameter na ito, ngunit kung nakalkula mo ang mga parameter na ito pagkatapos ay gamitin ang equation sa ibaba:
Kaya, upang mahanap ang kapasidad ng kapasitor batay sa enerhiya ng pagsisimula at ang potensyal na pagkakaiba, ang equation sa itaas ay maaaring isulat bilang:
Halimbawa: Kalkulahin ang Sukat ng Capacito r
Isaalang-alang ang isang single-phase na motor na nangangailangan ng start-up na enerhiya na 17 J at ang boltahe na ibinibigay ng AC supply ay 120 Volts, pagkatapos ay hanapin ang laki ng capacitor upang mabayaran ang start-up na enerhiya na kinakailangan ng motor.
Ngayon upang mahanap ang capacitance na kinakailangan para sa kinakailangang start-up na enerhiya, ilagay ang mga halaga sa blow equation:
Kaya ngayon ay kinakalkula namin ang laki ng kapasitor at ayon sa ibinigay na mga parameter, isang kapasitor na 0.053 farad ay kinakailangan upang magbigay ng kinakailangang enerhiya sa pagsisimula.
Paraan 4: Paggamit ng Capacitance Equation
Ang kapasitor ay may dalawang plate na binubuo ng metal na pinaghihiwalay ng anumang insulating material na karaniwang tinatawag na dielectric. Ang mga plate na ito ay nasa isang tiyak na laki at ang dielectric ay may mga halaga ng permittivity nito, ang parehong mga parameter na ito ay lubos na nakakaapekto sa kapasidad ng kapasitor.
Kaya, ang isa pang paraan upang makalkula ang laki ng kapasitor ay sa pamamagitan ng paggamit ng mga parameter nito na may kaugnayan sa mga sukat at mga katangian ng dielectric. Narito ang formula para sa pagkalkula ng kapasidad ng kapasitor kung ang mga parameter ng dimensional at mga parameter ng insulator ay kilala:
Ngayon narito ang A ay ang lugar para sa mga plato at ang d ay ang distansya sa pagitan ng mga plato ng kapasitor, bukod dito, ang ϵ O ay ang permittivity ng libreng espasyo at ϵ r relatibong permittivity ng dielectric na materyal.
Halimbawa 1: Paghahanap ng Kapasidad ng isang Capacitor
Isaalang-alang ang isang kapasitor na may mga metal plate na may sukat na 500 cm 2 at ang distansya sa pagitan ng mga plato ay 0.1 mm na ang kapal ng dielectric na materyal. Kalkulahin ang kapasidad kung ang dielectric ay hangin at kung ang dielectric ay papel na may relatibong permeability na 4.
Una, paghahanap ng kapasidad kapag ang dielectric ay hangin:
Ngayon kung ang dielectric ay papel na may kamag-anak na permittivity ng 4 kung gayon ang kapasidad ay magiging:
Halimbawa 2: Pagkalkula ng Lugar ng mga plate ng isang Capacitor
Ano ang magiging lugar ng mga plato ng kapasitor kung ang isang kapasidad ng 1 microfarad ay kinakailangan at ang distansya sa pagitan ng mga plato ay 0.1 mm? Isaalang-alang ang hangin bilang isang dielectric bilang isang oxide film na may relatibong permittivity na 10.
Tulad ng alam natin ang formula ng kapasidad, maaari nating gamitin ito upang mahanap ang lugar ng mga plato na talagang makakaapekto sa laki ng kapasitor.
Kaya ngayon ay kinakalkula namin ang laki ng mga capacitor plate at ayon sa ibinigay na mga parameter, ang plate area na 1.13 m 2 Ang farad ay kinakailangan para sa isang kapasitor na may kapasidad na 1 microfarad.
Konklusyon
Ang bawat de-koryenteng circuit ay nangangailangan ng tamang hanay ng mga bahagi na may pinakamainam na mga detalye upang maibigay ang ninanais na mga resulta. Kaya, upang mahanap ang mga kinakailangang rating ng anumang bahagi mayroong ilang mga parameter tulad ng boltahe, kasalukuyang, kapangyarihan, kapasidad, paglaban, at higit pa.
Sa kaso ng pagpili ng isang kapasitor na may kinakailangang kapasidad, ang kapasidad ay maaaring kalkulahin gamit ang apat na paraan, na sa huli ay humahantong sa pagtukoy ng laki ng kapasitor. Ang laki ng kapasitor ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng paggamit ng tradisyonal na paraan ng paghahanap ng kapasidad sa KVAR, sa pamamagitan ng table multiplier, sa pamamagitan ng capacitance equation, at sa pamamagitan ng start-up energy equation.